spi: Add a timeout when waiting for transfers
[cascardo/linux.git] / kernel / sched / fair.c
1 /*
2  * Completely Fair Scheduling (CFS) Class (SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH)
3  *
4  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
5  *
6  *  Interactivity improvements by Mike Galbraith
7  *  (C) 2007 Mike Galbraith <efault@gmx.de>
8  *
9  *  Various enhancements by Dmitry Adamushko.
10  *  (C) 2007 Dmitry Adamushko <dmitry.adamushko@gmail.com>
11  *
12  *  Group scheduling enhancements by Srivatsa Vaddagiri
13  *  Copyright IBM Corporation, 2007
14  *  Author: Srivatsa Vaddagiri <vatsa@linux.vnet.ibm.com>
15  *
16  *  Scaled math optimizations by Thomas Gleixner
17  *  Copyright (C) 2007, Thomas Gleixner <tglx@linutronix.de>
18  *
19  *  Adaptive scheduling granularity, math enhancements by Peter Zijlstra
20  *  Copyright (C) 2007 Red Hat, Inc., Peter Zijlstra <pzijlstr@redhat.com>
21  */
22
23 #include <linux/latencytop.h>
24 #include <linux/sched.h>
25 #include <linux/cpumask.h>
26 #include <linux/slab.h>
27 #include <linux/profile.h>
28 #include <linux/interrupt.h>
29 #include <linux/mempolicy.h>
30 #include <linux/migrate.h>
31 #include <linux/task_work.h>
32
33 #include <trace/events/sched.h>
34
35 #include "sched.h"
36
37 /*
38  * Targeted preemption latency for CPU-bound tasks:
39  * (default: 6ms * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
40  *
41  * NOTE: this latency value is not the same as the concept of
42  * 'timeslice length' - timeslices in CFS are of variable length
43  * and have no persistent notion like in traditional, time-slice
44  * based scheduling concepts.
45  *
46  * (to see the precise effective timeslice length of your workload,
47  *  run vmstat and monitor the context-switches (cs) field)
48  */
49 unsigned int sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
50 unsigned int normalized_sysctl_sched_latency = 6000000ULL;
51
52 /*
53  * The initial- and re-scaling of tunables is configurable
54  * (default SCHED_TUNABLESCALING_LOG = *(1+ilog(ncpus))
55  *
56  * Options are:
57  * SCHED_TUNABLESCALING_NONE - unscaled, always *1
58  * SCHED_TUNABLESCALING_LOG - scaled logarithmical, *1+ilog(ncpus)
59  * SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR - scaled linear, *ncpus
60  */
61 enum sched_tunable_scaling sysctl_sched_tunable_scaling
62         = SCHED_TUNABLESCALING_LOG;
63
64 /*
65  * Minimal preemption granularity for CPU-bound tasks:
66  * (default: 0.75 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
67  */
68 unsigned int sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
69 unsigned int normalized_sysctl_sched_min_granularity = 750000ULL;
70
71 /*
72  * is kept at sysctl_sched_latency / sysctl_sched_min_granularity
73  */
74 static unsigned int sched_nr_latency = 8;
75
76 /*
77  * After fork, child runs first. If set to 0 (default) then
78  * parent will (try to) run first.
79  */
80 unsigned int sysctl_sched_child_runs_first __read_mostly;
81
82 /*
83  * SCHED_OTHER wake-up granularity.
84  * (default: 1 msec * (1 + ilog(ncpus)), units: nanoseconds)
85  *
86  * This option delays the preemption effects of decoupled workloads
87  * and reduces their over-scheduling. Synchronous workloads will still
88  * have immediate wakeup/sleep latencies.
89  */
90 unsigned int sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
91 unsigned int normalized_sysctl_sched_wakeup_granularity = 1000000UL;
92
93 const_debug unsigned int sysctl_sched_migration_cost = 500000UL;
94
95 /*
96  * The exponential sliding  window over which load is averaged for shares
97  * distribution.
98  * (default: 10msec)
99  */
100 unsigned int __read_mostly sysctl_sched_shares_window = 10000000UL;
101
102 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
103 /*
104  * Amount of runtime to allocate from global (tg) to local (per-cfs_rq) pool
105  * each time a cfs_rq requests quota.
106  *
107  * Note: in the case that the slice exceeds the runtime remaining (either due
108  * to consumption or the quota being specified to be smaller than the slice)
109  * we will always only issue the remaining available time.
110  *
111  * default: 5 msec, units: microseconds
112   */
113 unsigned int sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice = 5000UL;
114 #endif
115
116 static inline void update_load_add(struct load_weight *lw, unsigned long inc)
117 {
118         lw->weight += inc;
119         lw->inv_weight = 0;
120 }
121
122 static inline void update_load_sub(struct load_weight *lw, unsigned long dec)
123 {
124         lw->weight -= dec;
125         lw->inv_weight = 0;
126 }
127
128 static inline void update_load_set(struct load_weight *lw, unsigned long w)
129 {
130         lw->weight = w;
131         lw->inv_weight = 0;
132 }
133
134 /*
135  * Increase the granularity value when there are more CPUs,
136  * because with more CPUs the 'effective latency' as visible
137  * to users decreases. But the relationship is not linear,
138  * so pick a second-best guess by going with the log2 of the
139  * number of CPUs.
140  *
141  * This idea comes from the SD scheduler of Con Kolivas:
142  */
143 static int get_update_sysctl_factor(void)
144 {
145         unsigned int cpus = min_t(int, num_online_cpus(), 8);
146         unsigned int factor;
147
148         switch (sysctl_sched_tunable_scaling) {
149         case SCHED_TUNABLESCALING_NONE:
150                 factor = 1;
151                 break;
152         case SCHED_TUNABLESCALING_LINEAR:
153                 factor = cpus;
154                 break;
155         case SCHED_TUNABLESCALING_LOG:
156         default:
157                 factor = 1 + ilog2(cpus);
158                 break;
159         }
160
161         return factor;
162 }
163
164 static void update_sysctl(void)
165 {
166         unsigned int factor = get_update_sysctl_factor();
167
168 #define SET_SYSCTL(name) \
169         (sysctl_##name = (factor) * normalized_sysctl_##name)
170         SET_SYSCTL(sched_min_granularity);
171         SET_SYSCTL(sched_latency);
172         SET_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
173 #undef SET_SYSCTL
174 }
175
176 void sched_init_granularity(void)
177 {
178         update_sysctl();
179 }
180
181 #define WMULT_CONST     (~0U)
182 #define WMULT_SHIFT     32
183
184 static void __update_inv_weight(struct load_weight *lw)
185 {
186         unsigned long w;
187
188         if (likely(lw->inv_weight))
189                 return;
190
191         w = scale_load_down(lw->weight);
192
193         if (BITS_PER_LONG > 32 && unlikely(w >= WMULT_CONST))
194                 lw->inv_weight = 1;
195         else if (unlikely(!w))
196                 lw->inv_weight = WMULT_CONST;
197         else
198                 lw->inv_weight = WMULT_CONST / w;
199 }
200
201 /*
202  * delta_exec * weight / lw.weight
203  *   OR
204  * (delta_exec * (weight * lw->inv_weight)) >> WMULT_SHIFT
205  *
206  * Either weight := NICE_0_LOAD and lw \e prio_to_wmult[], in which case
207  * we're guaranteed shift stays positive because inv_weight is guaranteed to
208  * fit 32 bits, and NICE_0_LOAD gives another 10 bits; therefore shift >= 22.
209  *
210  * Or, weight =< lw.weight (because lw.weight is the runqueue weight), thus
211  * weight/lw.weight <= 1, and therefore our shift will also be positive.
212  */
213 static u64 __calc_delta(u64 delta_exec, unsigned long weight, struct load_weight *lw)
214 {
215         u64 fact = scale_load_down(weight);
216         int shift = WMULT_SHIFT;
217
218         __update_inv_weight(lw);
219
220         if (unlikely(fact >> 32)) {
221                 while (fact >> 32) {
222                         fact >>= 1;
223                         shift--;
224                 }
225         }
226
227         /* hint to use a 32x32->64 mul */
228         fact = (u64)(u32)fact * lw->inv_weight;
229
230         while (fact >> 32) {
231                 fact >>= 1;
232                 shift--;
233         }
234
235         return mul_u64_u32_shr(delta_exec, fact, shift);
236 }
237
238
239 const struct sched_class fair_sched_class;
240
241 /**************************************************************
242  * CFS operations on generic schedulable entities:
243  */
244
245 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
246
247 /* cpu runqueue to which this cfs_rq is attached */
248 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
249 {
250         return cfs_rq->rq;
251 }
252
253 /* An entity is a task if it doesn't "own" a runqueue */
254 #define entity_is_task(se)      (!se->my_q)
255
256 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
257 {
258 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
259         WARN_ON_ONCE(!entity_is_task(se));
260 #endif
261         return container_of(se, struct task_struct, se);
262 }
263
264 /* Walk up scheduling entities hierarchy */
265 #define for_each_sched_entity(se) \
266                 for (; se; se = se->parent)
267
268 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
269 {
270         return p->se.cfs_rq;
271 }
272
273 /* runqueue on which this entity is (to be) queued */
274 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
275 {
276         return se->cfs_rq;
277 }
278
279 /* runqueue "owned" by this group */
280 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
281 {
282         return grp->my_q;
283 }
284
285 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
286                                        int force_update);
287
288 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
289 {
290         if (!cfs_rq->on_list) {
291                 /*
292                  * Ensure we either appear before our parent (if already
293                  * enqueued) or force our parent to appear after us when it is
294                  * enqueued.  The fact that we always enqueue bottom-up
295                  * reduces this to two cases.
296                  */
297                 if (cfs_rq->tg->parent &&
298                     cfs_rq->tg->parent->cfs_rq[cpu_of(rq_of(cfs_rq))]->on_list) {
299                         list_add_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
300                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
301                 } else {
302                         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list,
303                                 &rq_of(cfs_rq)->leaf_cfs_rq_list);
304                 }
305
306                 cfs_rq->on_list = 1;
307                 /* We should have no load, but we need to update last_decay. */
308                 update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 0);
309         }
310 }
311
312 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
313 {
314         if (cfs_rq->on_list) {
315                 list_del_rcu(&cfs_rq->leaf_cfs_rq_list);
316                 cfs_rq->on_list = 0;
317         }
318 }
319
320 /* Iterate thr' all leaf cfs_rq's on a runqueue */
321 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
322         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &rq->leaf_cfs_rq_list, leaf_cfs_rq_list)
323
324 /* Do the two (enqueued) entities belong to the same group ? */
325 static inline int
326 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
327 {
328         if (se->cfs_rq == pse->cfs_rq)
329                 return 1;
330
331         return 0;
332 }
333
334 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
335 {
336         return se->parent;
337 }
338
339 /* return depth at which a sched entity is present in the hierarchy */
340 static inline int depth_se(struct sched_entity *se)
341 {
342         int depth = 0;
343
344         for_each_sched_entity(se)
345                 depth++;
346
347         return depth;
348 }
349
350 static void
351 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
352 {
353         int se_depth, pse_depth;
354
355         /*
356          * preemption test can be made between sibling entities who are in the
357          * same cfs_rq i.e who have a common parent. Walk up the hierarchy of
358          * both tasks until we find their ancestors who are siblings of common
359          * parent.
360          */
361
362         /* First walk up until both entities are at same depth */
363         se_depth = depth_se(*se);
364         pse_depth = depth_se(*pse);
365
366         while (se_depth > pse_depth) {
367                 se_depth--;
368                 *se = parent_entity(*se);
369         }
370
371         while (pse_depth > se_depth) {
372                 pse_depth--;
373                 *pse = parent_entity(*pse);
374         }
375
376         while (!is_same_group(*se, *pse)) {
377                 *se = parent_entity(*se);
378                 *pse = parent_entity(*pse);
379         }
380 }
381
382 #else   /* !CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
383
384 static inline struct task_struct *task_of(struct sched_entity *se)
385 {
386         return container_of(se, struct task_struct, se);
387 }
388
389 static inline struct rq *rq_of(struct cfs_rq *cfs_rq)
390 {
391         return container_of(cfs_rq, struct rq, cfs);
392 }
393
394 #define entity_is_task(se)      1
395
396 #define for_each_sched_entity(se) \
397                 for (; se; se = NULL)
398
399 static inline struct cfs_rq *task_cfs_rq(struct task_struct *p)
400 {
401         return &task_rq(p)->cfs;
402 }
403
404 static inline struct cfs_rq *cfs_rq_of(struct sched_entity *se)
405 {
406         struct task_struct *p = task_of(se);
407         struct rq *rq = task_rq(p);
408
409         return &rq->cfs;
410 }
411
412 /* runqueue "owned" by this group */
413 static inline struct cfs_rq *group_cfs_rq(struct sched_entity *grp)
414 {
415         return NULL;
416 }
417
418 static inline void list_add_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
419 {
420 }
421
422 static inline void list_del_leaf_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
423 {
424 }
425
426 #define for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) \
427                 for (cfs_rq = &rq->cfs; cfs_rq; cfs_rq = NULL)
428
429 static inline int
430 is_same_group(struct sched_entity *se, struct sched_entity *pse)
431 {
432         return 1;
433 }
434
435 static inline struct sched_entity *parent_entity(struct sched_entity *se)
436 {
437         return NULL;
438 }
439
440 static inline void
441 find_matching_se(struct sched_entity **se, struct sched_entity **pse)
442 {
443 }
444
445 #endif  /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
446
447 static __always_inline
448 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec);
449
450 /**************************************************************
451  * Scheduling class tree data structure manipulation methods:
452  */
453
454 static inline u64 max_vruntime(u64 max_vruntime, u64 vruntime)
455 {
456         s64 delta = (s64)(vruntime - max_vruntime);
457         if (delta > 0)
458                 max_vruntime = vruntime;
459
460         return max_vruntime;
461 }
462
463 static inline u64 min_vruntime(u64 min_vruntime, u64 vruntime)
464 {
465         s64 delta = (s64)(vruntime - min_vruntime);
466         if (delta < 0)
467                 min_vruntime = vruntime;
468
469         return min_vruntime;
470 }
471
472 static inline int entity_before(struct sched_entity *a,
473                                 struct sched_entity *b)
474 {
475         return (s64)(a->vruntime - b->vruntime) < 0;
476 }
477
478 static void update_min_vruntime(struct cfs_rq *cfs_rq)
479 {
480         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
481
482         if (cfs_rq->curr)
483                 vruntime = cfs_rq->curr->vruntime;
484
485         if (cfs_rq->rb_leftmost) {
486                 struct sched_entity *se = rb_entry(cfs_rq->rb_leftmost,
487                                                    struct sched_entity,
488                                                    run_node);
489
490                 if (!cfs_rq->curr)
491                         vruntime = se->vruntime;
492                 else
493                         vruntime = min_vruntime(vruntime, se->vruntime);
494         }
495
496         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
497         cfs_rq->min_vruntime = max_vruntime(cfs_rq->min_vruntime, vruntime);
498 #ifndef CONFIG_64BIT
499         smp_wmb();
500         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
501 #endif
502 }
503
504 /*
505  * Enqueue an entity into the rb-tree:
506  */
507 static void __enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
508 {
509         struct rb_node **link = &cfs_rq->tasks_timeline.rb_node;
510         struct rb_node *parent = NULL;
511         struct sched_entity *entry;
512         int leftmost = 1;
513
514         /*
515          * Find the right place in the rbtree:
516          */
517         while (*link) {
518                 parent = *link;
519                 entry = rb_entry(parent, struct sched_entity, run_node);
520                 /*
521                  * We dont care about collisions. Nodes with
522                  * the same key stay together.
523                  */
524                 if (entity_before(se, entry)) {
525                         link = &parent->rb_left;
526                 } else {
527                         link = &parent->rb_right;
528                         leftmost = 0;
529                 }
530         }
531
532         /*
533          * Maintain a cache of leftmost tree entries (it is frequently
534          * used):
535          */
536         if (leftmost)
537                 cfs_rq->rb_leftmost = &se->run_node;
538
539         rb_link_node(&se->run_node, parent, link);
540         rb_insert_color(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
541 }
542
543 static void __dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
544 {
545         if (cfs_rq->rb_leftmost == &se->run_node) {
546                 struct rb_node *next_node;
547
548                 next_node = rb_next(&se->run_node);
549                 cfs_rq->rb_leftmost = next_node;
550         }
551
552         rb_erase(&se->run_node, &cfs_rq->tasks_timeline);
553 }
554
555 struct sched_entity *__pick_first_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
556 {
557         struct rb_node *left = cfs_rq->rb_leftmost;
558
559         if (!left)
560                 return NULL;
561
562         return rb_entry(left, struct sched_entity, run_node);
563 }
564
565 static struct sched_entity *__pick_next_entity(struct sched_entity *se)
566 {
567         struct rb_node *next = rb_next(&se->run_node);
568
569         if (!next)
570                 return NULL;
571
572         return rb_entry(next, struct sched_entity, run_node);
573 }
574
575 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
576 struct sched_entity *__pick_last_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
577 {
578         struct rb_node *last = rb_last(&cfs_rq->tasks_timeline);
579
580         if (!last)
581                 return NULL;
582
583         return rb_entry(last, struct sched_entity, run_node);
584 }
585
586 /**************************************************************
587  * Scheduling class statistics methods:
588  */
589
590 int sched_proc_update_handler(struct ctl_table *table, int write,
591                 void __user *buffer, size_t *lenp,
592                 loff_t *ppos)
593 {
594         int ret = proc_dointvec_minmax(table, write, buffer, lenp, ppos);
595         int factor = get_update_sysctl_factor();
596
597         if (ret || !write)
598                 return ret;
599
600         sched_nr_latency = DIV_ROUND_UP(sysctl_sched_latency,
601                                         sysctl_sched_min_granularity);
602
603 #define WRT_SYSCTL(name) \
604         (normalized_sysctl_##name = sysctl_##name / (factor))
605         WRT_SYSCTL(sched_min_granularity);
606         WRT_SYSCTL(sched_latency);
607         WRT_SYSCTL(sched_wakeup_granularity);
608 #undef WRT_SYSCTL
609
610         return 0;
611 }
612 #endif
613
614 /*
615  * delta /= w
616  */
617 static inline u64 calc_delta_fair(u64 delta, struct sched_entity *se)
618 {
619         if (unlikely(se->load.weight != NICE_0_LOAD))
620                 delta = __calc_delta(delta, NICE_0_LOAD, &se->load);
621
622         return delta;
623 }
624
625 /*
626  * The idea is to set a period in which each task runs once.
627  *
628  * When there are too many tasks (sched_nr_latency) we have to stretch
629  * this period because otherwise the slices get too small.
630  *
631  * p = (nr <= nl) ? l : l*nr/nl
632  */
633 static u64 __sched_period(unsigned long nr_running)
634 {
635         u64 period = sysctl_sched_latency;
636         unsigned long nr_latency = sched_nr_latency;
637
638         if (unlikely(nr_running > nr_latency)) {
639                 period = sysctl_sched_min_granularity;
640                 period *= nr_running;
641         }
642
643         return period;
644 }
645
646 /*
647  * We calculate the wall-time slice from the period by taking a part
648  * proportional to the weight.
649  *
650  * s = p*P[w/rw]
651  */
652 static u64 sched_slice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
653 {
654         u64 slice = __sched_period(cfs_rq->nr_running + !se->on_rq);
655
656         for_each_sched_entity(se) {
657                 struct load_weight *load;
658                 struct load_weight lw;
659
660                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
661                 load = &cfs_rq->load;
662
663                 if (unlikely(!se->on_rq)) {
664                         lw = cfs_rq->load;
665
666                         update_load_add(&lw, se->load.weight);
667                         load = &lw;
668                 }
669                 slice = __calc_delta(slice, se->load.weight, load);
670         }
671         return slice;
672 }
673
674 /*
675  * We calculate the vruntime slice of a to-be-inserted task.
676  *
677  * vs = s/w
678  */
679 static u64 sched_vslice(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
680 {
681         return calc_delta_fair(sched_slice(cfs_rq, se), se);
682 }
683
684 #ifdef CONFIG_SMP
685 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p);
686
687 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se);
688
689 /* Give new task start runnable values to heavy its load in infant time */
690 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
691 {
692         u32 slice;
693
694         p->se.avg.decay_count = 0;
695         slice = sched_slice(task_cfs_rq(p), &p->se) >> 10;
696         p->se.avg.runnable_avg_sum = slice;
697         p->se.avg.runnable_avg_period = slice;
698         __update_task_entity_contrib(&p->se);
699 }
700 #else
701 void init_task_runnable_average(struct task_struct *p)
702 {
703 }
704 #endif
705
706 /*
707  * Update the current task's runtime statistics.
708  */
709 static void update_curr(struct cfs_rq *cfs_rq)
710 {
711         struct sched_entity *curr = cfs_rq->curr;
712         u64 now = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
713         u64 delta_exec;
714
715         if (unlikely(!curr))
716                 return;
717
718         delta_exec = now - curr->exec_start;
719         if (unlikely((s64)delta_exec <= 0))
720                 return;
721
722         curr->exec_start = now;
723
724         schedstat_set(curr->statistics.exec_max,
725                       max(delta_exec, curr->statistics.exec_max));
726
727         curr->sum_exec_runtime += delta_exec;
728         schedstat_add(cfs_rq, exec_clock, delta_exec);
729
730         curr->vruntime += calc_delta_fair(delta_exec, curr);
731         update_min_vruntime(cfs_rq);
732
733         if (entity_is_task(curr)) {
734                 struct task_struct *curtask = task_of(curr);
735
736                 trace_sched_stat_runtime(curtask, delta_exec, curr->vruntime);
737                 cpuacct_charge(curtask, delta_exec);
738                 account_group_exec_runtime(curtask, delta_exec);
739         }
740
741         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
742 }
743
744 static inline void
745 update_stats_wait_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
746 {
747         schedstat_set(se->statistics.wait_start, rq_clock(rq_of(cfs_rq)));
748 }
749
750 /*
751  * Task is being enqueued - update stats:
752  */
753 static void update_stats_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
754 {
755         /*
756          * Are we enqueueing a waiting task? (for current tasks
757          * a dequeue/enqueue event is a NOP)
758          */
759         if (se != cfs_rq->curr)
760                 update_stats_wait_start(cfs_rq, se);
761 }
762
763 static void
764 update_stats_wait_end(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
765 {
766         schedstat_set(se->statistics.wait_max, max(se->statistics.wait_max,
767                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start));
768         schedstat_set(se->statistics.wait_count, se->statistics.wait_count + 1);
769         schedstat_set(se->statistics.wait_sum, se->statistics.wait_sum +
770                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
771 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
772         if (entity_is_task(se)) {
773                 trace_sched_stat_wait(task_of(se),
774                         rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.wait_start);
775         }
776 #endif
777         schedstat_set(se->statistics.wait_start, 0);
778 }
779
780 static inline void
781 update_stats_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
782 {
783         /*
784          * Mark the end of the wait period if dequeueing a
785          * waiting task:
786          */
787         if (se != cfs_rq->curr)
788                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
789 }
790
791 /*
792  * We are picking a new current task - update its stats:
793  */
794 static inline void
795 update_stats_curr_start(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
796 {
797         /*
798          * We are starting a new run period:
799          */
800         se->exec_start = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
801 }
802
803 /**************************************************
804  * Scheduling class queueing methods:
805  */
806
807 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
808 /*
809  * Approximate time to scan a full NUMA task in ms. The task scan period is
810  * calculated based on the tasks virtual memory size and
811  * numa_balancing_scan_size.
812  */
813 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_min = 1000;
814 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_period_max = 60000;
815
816 /* Portion of address space to scan in MB */
817 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_size = 256;
818
819 /* Scan @scan_size MB every @scan_period after an initial @scan_delay in ms */
820 unsigned int sysctl_numa_balancing_scan_delay = 1000;
821
822 /*
823  * After skipping a page migration on a shared page, skip N more numa page
824  * migrations unconditionally. This reduces the number of NUMA migrations
825  * in shared memory workloads, and has the effect of pulling tasks towards
826  * where their memory lives, over pulling the memory towards the task.
827  */
828 unsigned int sysctl_numa_balancing_migrate_deferred = 16;
829
830 static unsigned int task_nr_scan_windows(struct task_struct *p)
831 {
832         unsigned long rss = 0;
833         unsigned long nr_scan_pages;
834
835         /*
836          * Calculations based on RSS as non-present and empty pages are skipped
837          * by the PTE scanner and NUMA hinting faults should be trapped based
838          * on resident pages
839          */
840         nr_scan_pages = sysctl_numa_balancing_scan_size << (20 - PAGE_SHIFT);
841         rss = get_mm_rss(p->mm);
842         if (!rss)
843                 rss = nr_scan_pages;
844
845         rss = round_up(rss, nr_scan_pages);
846         return rss / nr_scan_pages;
847 }
848
849 /* For sanitys sake, never scan more PTEs than MAX_SCAN_WINDOW MB/sec. */
850 #define MAX_SCAN_WINDOW 2560
851
852 static unsigned int task_scan_min(struct task_struct *p)
853 {
854         unsigned int scan, floor;
855         unsigned int windows = 1;
856
857         if (sysctl_numa_balancing_scan_size < MAX_SCAN_WINDOW)
858                 windows = MAX_SCAN_WINDOW / sysctl_numa_balancing_scan_size;
859         floor = 1000 / windows;
860
861         scan = sysctl_numa_balancing_scan_period_min / task_nr_scan_windows(p);
862         return max_t(unsigned int, floor, scan);
863 }
864
865 static unsigned int task_scan_max(struct task_struct *p)
866 {
867         unsigned int smin = task_scan_min(p);
868         unsigned int smax;
869
870         /* Watch for min being lower than max due to floor calculations */
871         smax = sysctl_numa_balancing_scan_period_max / task_nr_scan_windows(p);
872         return max(smin, smax);
873 }
874
875 static void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
876 {
877         rq->nr_numa_running += (p->numa_preferred_nid != -1);
878         rq->nr_preferred_running += (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
879 }
880
881 static void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
882 {
883         rq->nr_numa_running -= (p->numa_preferred_nid != -1);
884         rq->nr_preferred_running -= (p->numa_preferred_nid == task_node(p));
885 }
886
887 struct numa_group {
888         atomic_t refcount;
889
890         spinlock_t lock; /* nr_tasks, tasks */
891         int nr_tasks;
892         pid_t gid;
893         struct list_head task_list;
894
895         struct rcu_head rcu;
896         unsigned long total_faults;
897         unsigned long faults[0];
898 };
899
900 pid_t task_numa_group_id(struct task_struct *p)
901 {
902         return p->numa_group ? p->numa_group->gid : 0;
903 }
904
905 static inline int task_faults_idx(int nid, int priv)
906 {
907         return 2 * nid + priv;
908 }
909
910 static inline unsigned long task_faults(struct task_struct *p, int nid)
911 {
912         if (!p->numa_faults)
913                 return 0;
914
915         return p->numa_faults[task_faults_idx(nid, 0)] +
916                 p->numa_faults[task_faults_idx(nid, 1)];
917 }
918
919 static inline unsigned long group_faults(struct task_struct *p, int nid)
920 {
921         if (!p->numa_group)
922                 return 0;
923
924         return p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 0)] +
925                 p->numa_group->faults[task_faults_idx(nid, 1)];
926 }
927
928 /*
929  * These return the fraction of accesses done by a particular task, or
930  * task group, on a particular numa node.  The group weight is given a
931  * larger multiplier, in order to group tasks together that are almost
932  * evenly spread out between numa nodes.
933  */
934 static inline unsigned long task_weight(struct task_struct *p, int nid)
935 {
936         unsigned long total_faults;
937
938         if (!p->numa_faults)
939                 return 0;
940
941         total_faults = p->total_numa_faults;
942
943         if (!total_faults)
944                 return 0;
945
946         return 1000 * task_faults(p, nid) / total_faults;
947 }
948
949 static inline unsigned long group_weight(struct task_struct *p, int nid)
950 {
951         if (!p->numa_group || !p->numa_group->total_faults)
952                 return 0;
953
954         return 1000 * group_faults(p, nid) / p->numa_group->total_faults;
955 }
956
957 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu);
958 static unsigned long source_load(int cpu, int type);
959 static unsigned long target_load(int cpu, int type);
960 static unsigned long power_of(int cpu);
961 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg);
962
963 /* Cached statistics for all CPUs within a node */
964 struct numa_stats {
965         unsigned long nr_running;
966         unsigned long load;
967
968         /* Total compute capacity of CPUs on a node */
969         unsigned long power;
970
971         /* Approximate capacity in terms of runnable tasks on a node */
972         unsigned long capacity;
973         int has_capacity;
974 };
975
976 /*
977  * XXX borrowed from update_sg_lb_stats
978  */
979 static void update_numa_stats(struct numa_stats *ns, int nid)
980 {
981         int cpu, cpus = 0;
982
983         memset(ns, 0, sizeof(*ns));
984         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(nid)) {
985                 struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
986
987                 ns->nr_running += rq->nr_running;
988                 ns->load += weighted_cpuload(cpu);
989                 ns->power += power_of(cpu);
990
991                 cpus++;
992         }
993
994         /*
995          * If we raced with hotplug and there are no CPUs left in our mask
996          * the @ns structure is NULL'ed and task_numa_compare() will
997          * not find this node attractive.
998          *
999          * We'll either bail at !has_capacity, or we'll detect a huge imbalance
1000          * and bail there.
1001          */
1002         if (!cpus)
1003                 return;
1004
1005         ns->load = (ns->load * SCHED_POWER_SCALE) / ns->power;
1006         ns->capacity = DIV_ROUND_CLOSEST(ns->power, SCHED_POWER_SCALE);
1007         ns->has_capacity = (ns->nr_running < ns->capacity);
1008 }
1009
1010 struct task_numa_env {
1011         struct task_struct *p;
1012
1013         int src_cpu, src_nid;
1014         int dst_cpu, dst_nid;
1015
1016         struct numa_stats src_stats, dst_stats;
1017
1018         int imbalance_pct;
1019
1020         struct task_struct *best_task;
1021         long best_imp;
1022         int best_cpu;
1023 };
1024
1025 static void task_numa_assign(struct task_numa_env *env,
1026                              struct task_struct *p, long imp)
1027 {
1028         if (env->best_task)
1029                 put_task_struct(env->best_task);
1030         if (p)
1031                 get_task_struct(p);
1032
1033         env->best_task = p;
1034         env->best_imp = imp;
1035         env->best_cpu = env->dst_cpu;
1036 }
1037
1038 /*
1039  * This checks if the overall compute and NUMA accesses of the system would
1040  * be improved if the source tasks was migrated to the target dst_cpu taking
1041  * into account that it might be best if task running on the dst_cpu should
1042  * be exchanged with the source task
1043  */
1044 static void task_numa_compare(struct task_numa_env *env,
1045                               long taskimp, long groupimp)
1046 {
1047         struct rq *src_rq = cpu_rq(env->src_cpu);
1048         struct rq *dst_rq = cpu_rq(env->dst_cpu);
1049         struct task_struct *cur;
1050         long dst_load, src_load;
1051         long load;
1052         long imp = (groupimp > 0) ? groupimp : taskimp;
1053
1054         rcu_read_lock();
1055         cur = ACCESS_ONCE(dst_rq->curr);
1056         if (cur->pid == 0) /* idle */
1057                 cur = NULL;
1058
1059         /*
1060          * "imp" is the fault differential for the source task between the
1061          * source and destination node. Calculate the total differential for
1062          * the source task and potential destination task. The more negative
1063          * the value is, the more rmeote accesses that would be expected to
1064          * be incurred if the tasks were swapped.
1065          */
1066         if (cur) {
1067                 /* Skip this swap candidate if cannot move to the source cpu */
1068                 if (!cpumask_test_cpu(env->src_cpu, tsk_cpus_allowed(cur)))
1069                         goto unlock;
1070
1071                 /*
1072                  * If dst and source tasks are in the same NUMA group, or not
1073                  * in any group then look only at task weights.
1074                  */
1075                 if (cur->numa_group == env->p->numa_group) {
1076                         imp = taskimp + task_weight(cur, env->src_nid) -
1077                               task_weight(cur, env->dst_nid);
1078                         /*
1079                          * Add some hysteresis to prevent swapping the
1080                          * tasks within a group over tiny differences.
1081                          */
1082                         if (cur->numa_group)
1083                                 imp -= imp/16;
1084                 } else {
1085                         /*
1086                          * Compare the group weights. If a task is all by
1087                          * itself (not part of a group), use the task weight
1088                          * instead.
1089                          */
1090                         if (env->p->numa_group)
1091                                 imp = groupimp;
1092                         else
1093                                 imp = taskimp;
1094
1095                         if (cur->numa_group)
1096                                 imp += group_weight(cur, env->src_nid) -
1097                                        group_weight(cur, env->dst_nid);
1098                         else
1099                                 imp += task_weight(cur, env->src_nid) -
1100                                        task_weight(cur, env->dst_nid);
1101                 }
1102         }
1103
1104         if (imp < env->best_imp)
1105                 goto unlock;
1106
1107         if (!cur) {
1108                 /* Is there capacity at our destination? */
1109                 if (env->src_stats.has_capacity &&
1110                     !env->dst_stats.has_capacity)
1111                         goto unlock;
1112
1113                 goto balance;
1114         }
1115
1116         /* Balance doesn't matter much if we're running a task per cpu */
1117         if (src_rq->nr_running == 1 && dst_rq->nr_running == 1)
1118                 goto assign;
1119
1120         /*
1121          * In the overloaded case, try and keep the load balanced.
1122          */
1123 balance:
1124         dst_load = env->dst_stats.load;
1125         src_load = env->src_stats.load;
1126
1127         /* XXX missing power terms */
1128         load = task_h_load(env->p);
1129         dst_load += load;
1130         src_load -= load;
1131
1132         if (cur) {
1133                 load = task_h_load(cur);
1134                 dst_load -= load;
1135                 src_load += load;
1136         }
1137
1138         /* make src_load the smaller */
1139         if (dst_load < src_load)
1140                 swap(dst_load, src_load);
1141
1142         if (src_load * env->imbalance_pct < dst_load * 100)
1143                 goto unlock;
1144
1145 assign:
1146         task_numa_assign(env, cur, imp);
1147 unlock:
1148         rcu_read_unlock();
1149 }
1150
1151 static void task_numa_find_cpu(struct task_numa_env *env,
1152                                 long taskimp, long groupimp)
1153 {
1154         int cpu;
1155
1156         for_each_cpu(cpu, cpumask_of_node(env->dst_nid)) {
1157                 /* Skip this CPU if the source task cannot migrate */
1158                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(env->p)))
1159                         continue;
1160
1161                 env->dst_cpu = cpu;
1162                 task_numa_compare(env, taskimp, groupimp);
1163         }
1164 }
1165
1166 static int task_numa_migrate(struct task_struct *p)
1167 {
1168         struct task_numa_env env = {
1169                 .p = p,
1170
1171                 .src_cpu = task_cpu(p),
1172                 .src_nid = task_node(p),
1173
1174                 .imbalance_pct = 112,
1175
1176                 .best_task = NULL,
1177                 .best_imp = 0,
1178                 .best_cpu = -1
1179         };
1180         struct sched_domain *sd;
1181         unsigned long taskweight, groupweight;
1182         int nid, ret;
1183         long taskimp, groupimp;
1184
1185         /*
1186          * Pick the lowest SD_NUMA domain, as that would have the smallest
1187          * imbalance and would be the first to start moving tasks about.
1188          *
1189          * And we want to avoid any moving of tasks about, as that would create
1190          * random movement of tasks -- counter the numa conditions we're trying
1191          * to satisfy here.
1192          */
1193         rcu_read_lock();
1194         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_numa, env.src_cpu));
1195         if (sd)
1196                 env.imbalance_pct = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
1197         rcu_read_unlock();
1198
1199         /*
1200          * Cpusets can break the scheduler domain tree into smaller
1201          * balance domains, some of which do not cross NUMA boundaries.
1202          * Tasks that are "trapped" in such domains cannot be migrated
1203          * elsewhere, so there is no point in (re)trying.
1204          */
1205         if (unlikely(!sd)) {
1206                 p->numa_preferred_nid = task_node(p);
1207                 return -EINVAL;
1208         }
1209
1210         taskweight = task_weight(p, env.src_nid);
1211         groupweight = group_weight(p, env.src_nid);
1212         update_numa_stats(&env.src_stats, env.src_nid);
1213         env.dst_nid = p->numa_preferred_nid;
1214         taskimp = task_weight(p, env.dst_nid) - taskweight;
1215         groupimp = group_weight(p, env.dst_nid) - groupweight;
1216         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1217
1218         /* If the preferred nid has capacity, try to use it. */
1219         if (env.dst_stats.has_capacity)
1220                 task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1221
1222         /* No space available on the preferred nid. Look elsewhere. */
1223         if (env.best_cpu == -1) {
1224                 for_each_online_node(nid) {
1225                         if (nid == env.src_nid || nid == p->numa_preferred_nid)
1226                                 continue;
1227
1228                         /* Only consider nodes where both task and groups benefit */
1229                         taskimp = task_weight(p, nid) - taskweight;
1230                         groupimp = group_weight(p, nid) - groupweight;
1231                         if (taskimp < 0 && groupimp < 0)
1232                                 continue;
1233
1234                         env.dst_nid = nid;
1235                         update_numa_stats(&env.dst_stats, env.dst_nid);
1236                         task_numa_find_cpu(&env, taskimp, groupimp);
1237                 }
1238         }
1239
1240         /* No better CPU than the current one was found. */
1241         if (env.best_cpu == -1)
1242                 return -EAGAIN;
1243
1244         sched_setnuma(p, env.dst_nid);
1245
1246         /*
1247          * Reset the scan period if the task is being rescheduled on an
1248          * alternative node to recheck if the tasks is now properly placed.
1249          */
1250         p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1251
1252         if (env.best_task == NULL) {
1253                 ret = migrate_task_to(p, env.best_cpu);
1254                 if (ret != 0)
1255                         trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, env.best_cpu);
1256                 return ret;
1257         }
1258
1259         ret = migrate_swap(p, env.best_task);
1260         if (ret != 0)
1261                 trace_sched_stick_numa(p, env.src_cpu, task_cpu(env.best_task));
1262         put_task_struct(env.best_task);
1263         return ret;
1264 }
1265
1266 /* Attempt to migrate a task to a CPU on the preferred node. */
1267 static void numa_migrate_preferred(struct task_struct *p)
1268 {
1269         /* This task has no NUMA fault statistics yet */
1270         if (unlikely(p->numa_preferred_nid == -1 || !p->numa_faults))
1271                 return;
1272
1273         /* Periodically retry migrating the task to the preferred node */
1274         p->numa_migrate_retry = jiffies + HZ;
1275
1276         /* Success if task is already running on preferred CPU */
1277         if (task_node(p) == p->numa_preferred_nid)
1278                 return;
1279
1280         /* Otherwise, try migrate to a CPU on the preferred node */
1281         task_numa_migrate(p);
1282 }
1283
1284 /*
1285  * When adapting the scan rate, the period is divided into NUMA_PERIOD_SLOTS
1286  * increments. The more local the fault statistics are, the higher the scan
1287  * period will be for the next scan window. If local/remote ratio is below
1288  * NUMA_PERIOD_THRESHOLD (where range of ratio is 1..NUMA_PERIOD_SLOTS) the
1289  * scan period will decrease
1290  */
1291 #define NUMA_PERIOD_SLOTS 10
1292 #define NUMA_PERIOD_THRESHOLD 3
1293
1294 /*
1295  * Increase the scan period (slow down scanning) if the majority of
1296  * our memory is already on our local node, or if the majority of
1297  * the page accesses are shared with other processes.
1298  * Otherwise, decrease the scan period.
1299  */
1300 static void update_task_scan_period(struct task_struct *p,
1301                         unsigned long shared, unsigned long private)
1302 {
1303         unsigned int period_slot;
1304         int ratio;
1305         int diff;
1306
1307         unsigned long remote = p->numa_faults_locality[0];
1308         unsigned long local = p->numa_faults_locality[1];
1309
1310         /*
1311          * If there were no record hinting faults then either the task is
1312          * completely idle or all activity is areas that are not of interest
1313          * to automatic numa balancing. Scan slower
1314          */
1315         if (local + shared == 0) {
1316                 p->numa_scan_period = min(p->numa_scan_period_max,
1317                         p->numa_scan_period << 1);
1318
1319                 p->mm->numa_next_scan = jiffies +
1320                         msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1321
1322                 return;
1323         }
1324
1325         /*
1326          * Prepare to scale scan period relative to the current period.
1327          *       == NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period stays the same
1328          *       <  NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period decreases (scan faster)
1329          *       >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD scan period increases (scan slower)
1330          */
1331         period_slot = DIV_ROUND_UP(p->numa_scan_period, NUMA_PERIOD_SLOTS);
1332         ratio = (local * NUMA_PERIOD_SLOTS) / (local + remote);
1333         if (ratio >= NUMA_PERIOD_THRESHOLD) {
1334                 int slot = ratio - NUMA_PERIOD_THRESHOLD;
1335                 if (!slot)
1336                         slot = 1;
1337                 diff = slot * period_slot;
1338         } else {
1339                 diff = -(NUMA_PERIOD_THRESHOLD - ratio) * period_slot;
1340
1341                 /*
1342                  * Scale scan rate increases based on sharing. There is an
1343                  * inverse relationship between the degree of sharing and
1344                  * the adjustment made to the scanning period. Broadly
1345                  * speaking the intent is that there is little point
1346                  * scanning faster if shared accesses dominate as it may
1347                  * simply bounce migrations uselessly
1348                  */
1349                 ratio = DIV_ROUND_UP(private * NUMA_PERIOD_SLOTS, (private + shared));
1350                 diff = (diff * ratio) / NUMA_PERIOD_SLOTS;
1351         }
1352
1353         p->numa_scan_period = clamp(p->numa_scan_period + diff,
1354                         task_scan_min(p), task_scan_max(p));
1355         memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1356 }
1357
1358 static void task_numa_placement(struct task_struct *p)
1359 {
1360         int seq, nid, max_nid = -1, max_group_nid = -1;
1361         unsigned long max_faults = 0, max_group_faults = 0;
1362         unsigned long fault_types[2] = { 0, 0 };
1363         spinlock_t *group_lock = NULL;
1364
1365         seq = ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq);
1366         if (p->numa_scan_seq == seq)
1367                 return;
1368         p->numa_scan_seq = seq;
1369         p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1370
1371         /* If the task is part of a group prevent parallel updates to group stats */
1372         if (p->numa_group) {
1373                 group_lock = &p->numa_group->lock;
1374                 spin_lock(group_lock);
1375         }
1376
1377         /* Find the node with the highest number of faults */
1378         for_each_online_node(nid) {
1379                 unsigned long faults = 0, group_faults = 0;
1380                 int priv, i;
1381
1382                 for (priv = 0; priv < 2; priv++) {
1383                         long diff;
1384
1385                         i = task_faults_idx(nid, priv);
1386                         diff = -p->numa_faults[i];
1387
1388                         /* Decay existing window, copy faults since last scan */
1389                         p->numa_faults[i] >>= 1;
1390                         p->numa_faults[i] += p->numa_faults_buffer[i];
1391                         fault_types[priv] += p->numa_faults_buffer[i];
1392                         p->numa_faults_buffer[i] = 0;
1393
1394                         faults += p->numa_faults[i];
1395                         diff += p->numa_faults[i];
1396                         p->total_numa_faults += diff;
1397                         if (p->numa_group) {
1398                                 /* safe because we can only change our own group */
1399                                 p->numa_group->faults[i] += diff;
1400                                 p->numa_group->total_faults += diff;
1401                                 group_faults += p->numa_group->faults[i];
1402                         }
1403                 }
1404
1405                 if (faults > max_faults) {
1406                         max_faults = faults;
1407                         max_nid = nid;
1408                 }
1409
1410                 if (group_faults > max_group_faults) {
1411                         max_group_faults = group_faults;
1412                         max_group_nid = nid;
1413                 }
1414         }
1415
1416         update_task_scan_period(p, fault_types[0], fault_types[1]);
1417
1418         if (p->numa_group) {
1419                 /*
1420                  * If the preferred task and group nids are different,
1421                  * iterate over the nodes again to find the best place.
1422                  */
1423                 if (max_nid != max_group_nid) {
1424                         unsigned long weight, max_weight = 0;
1425
1426                         for_each_online_node(nid) {
1427                                 weight = task_weight(p, nid) + group_weight(p, nid);
1428                                 if (weight > max_weight) {
1429                                         max_weight = weight;
1430                                         max_nid = nid;
1431                                 }
1432                         }
1433                 }
1434
1435                 spin_unlock(group_lock);
1436         }
1437
1438         /* Preferred node as the node with the most faults */
1439         if (max_faults && max_nid != p->numa_preferred_nid) {
1440                 /* Update the preferred nid and migrate task if possible */
1441                 sched_setnuma(p, max_nid);
1442                 numa_migrate_preferred(p);
1443         }
1444 }
1445
1446 static inline int get_numa_group(struct numa_group *grp)
1447 {
1448         return atomic_inc_not_zero(&grp->refcount);
1449 }
1450
1451 static inline void put_numa_group(struct numa_group *grp)
1452 {
1453         if (atomic_dec_and_test(&grp->refcount))
1454                 kfree_rcu(grp, rcu);
1455 }
1456
1457 static void task_numa_group(struct task_struct *p, int cpupid, int flags,
1458                         int *priv)
1459 {
1460         struct numa_group *grp, *my_grp;
1461         struct task_struct *tsk;
1462         bool join = false;
1463         int cpu = cpupid_to_cpu(cpupid);
1464         int i;
1465
1466         if (unlikely(!p->numa_group)) {
1467                 unsigned int size = sizeof(struct numa_group) +
1468                                     2*nr_node_ids*sizeof(unsigned long);
1469
1470                 grp = kzalloc(size, GFP_KERNEL | __GFP_NOWARN);
1471                 if (!grp)
1472                         return;
1473
1474                 atomic_set(&grp->refcount, 1);
1475                 spin_lock_init(&grp->lock);
1476                 INIT_LIST_HEAD(&grp->task_list);
1477                 grp->gid = p->pid;
1478
1479                 for (i = 0; i < 2*nr_node_ids; i++)
1480                         grp->faults[i] = p->numa_faults[i];
1481
1482                 grp->total_faults = p->total_numa_faults;
1483
1484                 list_add(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1485                 grp->nr_tasks++;
1486                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1487         }
1488
1489         rcu_read_lock();
1490         tsk = ACCESS_ONCE(cpu_rq(cpu)->curr);
1491
1492         if (!cpupid_match_pid(tsk, cpupid))
1493                 goto no_join;
1494
1495         grp = rcu_dereference(tsk->numa_group);
1496         if (!grp)
1497                 goto no_join;
1498
1499         my_grp = p->numa_group;
1500         if (grp == my_grp)
1501                 goto no_join;
1502
1503         /*
1504          * Only join the other group if its bigger; if we're the bigger group,
1505          * the other task will join us.
1506          */
1507         if (my_grp->nr_tasks > grp->nr_tasks)
1508                 goto no_join;
1509
1510         /*
1511          * Tie-break on the grp address.
1512          */
1513         if (my_grp->nr_tasks == grp->nr_tasks && my_grp > grp)
1514                 goto no_join;
1515
1516         /* Always join threads in the same process. */
1517         if (tsk->mm == current->mm)
1518                 join = true;
1519
1520         /* Simple filter to avoid false positives due to PID collisions */
1521         if (flags & TNF_SHARED)
1522                 join = true;
1523
1524         /* Update priv based on whether false sharing was detected */
1525         *priv = !join;
1526
1527         if (join && !get_numa_group(grp))
1528                 goto no_join;
1529
1530         rcu_read_unlock();
1531
1532         if (!join)
1533                 return;
1534
1535         double_lock(&my_grp->lock, &grp->lock);
1536
1537         for (i = 0; i < 2*nr_node_ids; i++) {
1538                 my_grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
1539                 grp->faults[i] += p->numa_faults[i];
1540         }
1541         my_grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1542         grp->total_faults += p->total_numa_faults;
1543
1544         list_move(&p->numa_entry, &grp->task_list);
1545         my_grp->nr_tasks--;
1546         grp->nr_tasks++;
1547
1548         spin_unlock(&my_grp->lock);
1549         spin_unlock(&grp->lock);
1550
1551         rcu_assign_pointer(p->numa_group, grp);
1552
1553         put_numa_group(my_grp);
1554         return;
1555
1556 no_join:
1557         rcu_read_unlock();
1558         return;
1559 }
1560
1561 void task_numa_free(struct task_struct *p)
1562 {
1563         struct numa_group *grp = p->numa_group;
1564         int i;
1565         void *numa_faults = p->numa_faults;
1566
1567         if (grp) {
1568                 spin_lock(&grp->lock);
1569                 for (i = 0; i < 2*nr_node_ids; i++)
1570                         grp->faults[i] -= p->numa_faults[i];
1571                 grp->total_faults -= p->total_numa_faults;
1572
1573                 list_del(&p->numa_entry);
1574                 grp->nr_tasks--;
1575                 spin_unlock(&grp->lock);
1576                 rcu_assign_pointer(p->numa_group, NULL);
1577                 put_numa_group(grp);
1578         }
1579
1580         p->numa_faults = NULL;
1581         p->numa_faults_buffer = NULL;
1582         kfree(numa_faults);
1583 }
1584
1585 /*
1586  * Got a PROT_NONE fault for a page on @node.
1587  */
1588 void task_numa_fault(int last_cpupid, int node, int pages, int flags)
1589 {
1590         struct task_struct *p = current;
1591         bool migrated = flags & TNF_MIGRATED;
1592         int priv;
1593
1594         if (!numabalancing_enabled)
1595                 return;
1596
1597         /* for example, ksmd faulting in a user's mm */
1598         if (!p->mm)
1599                 return;
1600
1601         /* Do not worry about placement if exiting */
1602         if (p->state == TASK_DEAD)
1603                 return;
1604
1605         /* Allocate buffer to track faults on a per-node basis */
1606         if (unlikely(!p->numa_faults)) {
1607                 int size = sizeof(*p->numa_faults) * 2 * nr_node_ids;
1608
1609                 /* numa_faults and numa_faults_buffer share the allocation */
1610                 p->numa_faults = kzalloc(size * 2, GFP_KERNEL|__GFP_NOWARN);
1611                 if (!p->numa_faults)
1612                         return;
1613
1614                 BUG_ON(p->numa_faults_buffer);
1615                 p->numa_faults_buffer = p->numa_faults + (2 * nr_node_ids);
1616                 p->total_numa_faults = 0;
1617                 memset(p->numa_faults_locality, 0, sizeof(p->numa_faults_locality));
1618         }
1619
1620         /*
1621          * First accesses are treated as private, otherwise consider accesses
1622          * to be private if the accessing pid has not changed
1623          */
1624         if (unlikely(last_cpupid == (-1 & LAST_CPUPID_MASK))) {
1625                 priv = 1;
1626         } else {
1627                 priv = cpupid_match_pid(p, last_cpupid);
1628                 if (!priv && !(flags & TNF_NO_GROUP))
1629                         task_numa_group(p, last_cpupid, flags, &priv);
1630         }
1631
1632         task_numa_placement(p);
1633
1634         /*
1635          * Retry task to preferred node migration periodically, in case it
1636          * case it previously failed, or the scheduler moved us.
1637          */
1638         if (time_after(jiffies, p->numa_migrate_retry))
1639                 numa_migrate_preferred(p);
1640
1641         if (migrated)
1642                 p->numa_pages_migrated += pages;
1643
1644         p->numa_faults_buffer[task_faults_idx(node, priv)] += pages;
1645         p->numa_faults_locality[!!(flags & TNF_FAULT_LOCAL)] += pages;
1646 }
1647
1648 static void reset_ptenuma_scan(struct task_struct *p)
1649 {
1650         ACCESS_ONCE(p->mm->numa_scan_seq)++;
1651         p->mm->numa_scan_offset = 0;
1652 }
1653
1654 /*
1655  * The expensive part of numa migration is done from task_work context.
1656  * Triggered from task_tick_numa().
1657  */
1658 void task_numa_work(struct callback_head *work)
1659 {
1660         unsigned long migrate, next_scan, now = jiffies;
1661         struct task_struct *p = current;
1662         struct mm_struct *mm = p->mm;
1663         struct vm_area_struct *vma;
1664         unsigned long start, end;
1665         unsigned long nr_pte_updates = 0;
1666         long pages;
1667
1668         WARN_ON_ONCE(p != container_of(work, struct task_struct, numa_work));
1669
1670         work->next = work; /* protect against double add */
1671         /*
1672          * Who cares about NUMA placement when they're dying.
1673          *
1674          * NOTE: make sure not to dereference p->mm before this check,
1675          * exit_task_work() happens _after_ exit_mm() so we could be called
1676          * without p->mm even though we still had it when we enqueued this
1677          * work.
1678          */
1679         if (p->flags & PF_EXITING)
1680                 return;
1681
1682         if (!mm->numa_next_scan) {
1683                 mm->numa_next_scan = now +
1684                         msecs_to_jiffies(sysctl_numa_balancing_scan_delay);
1685         }
1686
1687         /*
1688          * Enforce maximal scan/migration frequency..
1689          */
1690         migrate = mm->numa_next_scan;
1691         if (time_before(now, migrate))
1692                 return;
1693
1694         if (p->numa_scan_period == 0) {
1695                 p->numa_scan_period_max = task_scan_max(p);
1696                 p->numa_scan_period = task_scan_min(p);
1697         }
1698
1699         next_scan = now + msecs_to_jiffies(p->numa_scan_period);
1700         if (cmpxchg(&mm->numa_next_scan, migrate, next_scan) != migrate)
1701                 return;
1702
1703         /*
1704          * Delay this task enough that another task of this mm will likely win
1705          * the next time around.
1706          */
1707         p->node_stamp += 2 * TICK_NSEC;
1708
1709         start = mm->numa_scan_offset;
1710         pages = sysctl_numa_balancing_scan_size;
1711         pages <<= 20 - PAGE_SHIFT; /* MB in pages */
1712         if (!pages)
1713                 return;
1714
1715         down_read(&mm->mmap_sem);
1716         vma = find_vma(mm, start);
1717         if (!vma) {
1718                 reset_ptenuma_scan(p);
1719                 start = 0;
1720                 vma = mm->mmap;
1721         }
1722         for (; vma; vma = vma->vm_next) {
1723                 if (!vma_migratable(vma) || !vma_policy_mof(p, vma))
1724                         continue;
1725
1726                 /*
1727                  * Shared library pages mapped by multiple processes are not
1728                  * migrated as it is expected they are cache replicated. Avoid
1729                  * hinting faults in read-only file-backed mappings or the vdso
1730                  * as migrating the pages will be of marginal benefit.
1731                  */
1732                 if (!vma->vm_mm ||
1733                     (vma->vm_file && (vma->vm_flags & (VM_READ|VM_WRITE)) == (VM_READ)))
1734                         continue;
1735
1736                 /*
1737                  * Skip inaccessible VMAs to avoid any confusion between
1738                  * PROT_NONE and NUMA hinting ptes
1739                  */
1740                 if (!(vma->vm_flags & (VM_READ | VM_EXEC | VM_WRITE)))
1741                         continue;
1742
1743                 do {
1744                         start = max(start, vma->vm_start);
1745                         end = ALIGN(start + (pages << PAGE_SHIFT), HPAGE_SIZE);
1746                         end = min(end, vma->vm_end);
1747                         nr_pte_updates += change_prot_numa(vma, start, end);
1748
1749                         /*
1750                          * Scan sysctl_numa_balancing_scan_size but ensure that
1751                          * at least one PTE is updated so that unused virtual
1752                          * address space is quickly skipped.
1753                          */
1754                         if (nr_pte_updates)
1755                                 pages -= (end - start) >> PAGE_SHIFT;
1756
1757                         start = end;
1758                         if (pages <= 0)
1759                                 goto out;
1760                 } while (end != vma->vm_end);
1761         }
1762
1763 out:
1764         /*
1765          * It is possible to reach the end of the VMA list but the last few
1766          * VMAs are not guaranteed to the vma_migratable. If they are not, we
1767          * would find the !migratable VMA on the next scan but not reset the
1768          * scanner to the start so check it now.
1769          */
1770         if (vma)
1771                 mm->numa_scan_offset = start;
1772         else
1773                 reset_ptenuma_scan(p);
1774         up_read(&mm->mmap_sem);
1775 }
1776
1777 /*
1778  * Drive the periodic memory faults..
1779  */
1780 void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1781 {
1782         struct callback_head *work = &curr->numa_work;
1783         u64 period, now;
1784
1785         /*
1786          * We don't care about NUMA placement if we don't have memory.
1787          */
1788         if (!curr->mm || (curr->flags & PF_EXITING) || work->next != work)
1789                 return;
1790
1791         /*
1792          * Using runtime rather than walltime has the dual advantage that
1793          * we (mostly) drive the selection from busy threads and that the
1794          * task needs to have done some actual work before we bother with
1795          * NUMA placement.
1796          */
1797         now = curr->se.sum_exec_runtime;
1798         period = (u64)curr->numa_scan_period * NSEC_PER_MSEC;
1799
1800         if (now - curr->node_stamp > period) {
1801                 if (!curr->node_stamp)
1802                         curr->numa_scan_period = task_scan_min(curr);
1803                 curr->node_stamp += period;
1804
1805                 if (!time_before(jiffies, curr->mm->numa_next_scan)) {
1806                         init_task_work(work, task_numa_work); /* TODO: move this into sched_fork() */
1807                         task_work_add(curr, work, true);
1808                 }
1809         }
1810 }
1811 #else
1812 static void task_tick_numa(struct rq *rq, struct task_struct *curr)
1813 {
1814 }
1815
1816 static inline void account_numa_enqueue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1817 {
1818 }
1819
1820 static inline void account_numa_dequeue(struct rq *rq, struct task_struct *p)
1821 {
1822 }
1823 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1824
1825 static void
1826 account_entity_enqueue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1827 {
1828         update_load_add(&cfs_rq->load, se->load.weight);
1829         if (!parent_entity(se))
1830                 update_load_add(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
1831 #ifdef CONFIG_SMP
1832         if (entity_is_task(se)) {
1833                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
1834
1835                 account_numa_enqueue(rq, task_of(se));
1836                 list_add(&se->group_node, &rq->cfs_tasks);
1837         }
1838 #endif
1839         cfs_rq->nr_running++;
1840 }
1841
1842 static void
1843 account_entity_dequeue(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
1844 {
1845         update_load_sub(&cfs_rq->load, se->load.weight);
1846         if (!parent_entity(se))
1847                 update_load_sub(&rq_of(cfs_rq)->load, se->load.weight);
1848         if (entity_is_task(se)) {
1849                 account_numa_dequeue(rq_of(cfs_rq), task_of(se));
1850                 list_del_init(&se->group_node);
1851         }
1852         cfs_rq->nr_running--;
1853 }
1854
1855 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
1856 # ifdef CONFIG_SMP
1857 static inline long calc_tg_weight(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq)
1858 {
1859         long tg_weight;
1860
1861         /*
1862          * Use this CPU's actual weight instead of the last load_contribution
1863          * to gain a more accurate current total weight. See
1864          * update_cfs_rq_load_contribution().
1865          */
1866         tg_weight = atomic_long_read(&tg->load_avg);
1867         tg_weight -= cfs_rq->tg_load_contrib;
1868         tg_weight += cfs_rq->load.weight;
1869
1870         return tg_weight;
1871 }
1872
1873 static long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
1874 {
1875         long tg_weight, load, shares;
1876
1877         tg_weight = calc_tg_weight(tg, cfs_rq);
1878         load = cfs_rq->load.weight;
1879
1880         shares = (tg->shares * load);
1881         if (tg_weight)
1882                 shares /= tg_weight;
1883
1884         if (shares < MIN_SHARES)
1885                 shares = MIN_SHARES;
1886         if (shares > tg->shares)
1887                 shares = tg->shares;
1888
1889         return shares;
1890 }
1891 # else /* CONFIG_SMP */
1892 static inline long calc_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq, struct task_group *tg)
1893 {
1894         return tg->shares;
1895 }
1896 # endif /* CONFIG_SMP */
1897 static void reweight_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se,
1898                             unsigned long weight)
1899 {
1900         if (se->on_rq) {
1901                 /* commit outstanding execution time */
1902                 if (cfs_rq->curr == se)
1903                         update_curr(cfs_rq);
1904                 account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
1905         }
1906
1907         update_load_set(&se->load, weight);
1908
1909         if (se->on_rq)
1910                 account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
1911 }
1912
1913 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq);
1914
1915 static void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
1916 {
1917         struct task_group *tg;
1918         struct sched_entity *se;
1919         long shares;
1920
1921         tg = cfs_rq->tg;
1922         se = tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
1923         if (!se || throttled_hierarchy(cfs_rq))
1924                 return;
1925 #ifndef CONFIG_SMP
1926         if (likely(se->load.weight == tg->shares))
1927                 return;
1928 #endif
1929         shares = calc_cfs_shares(cfs_rq, tg);
1930
1931         reweight_entity(cfs_rq_of(se), se, shares);
1932 }
1933 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
1934 static inline void update_cfs_shares(struct cfs_rq *cfs_rq)
1935 {
1936 }
1937 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
1938
1939 #ifdef CONFIG_SMP
1940 /*
1941  * We choose a half-life close to 1 scheduling period.
1942  * Note: The tables below are dependent on this value.
1943  */
1944 #define LOAD_AVG_PERIOD 32
1945 #define LOAD_AVG_MAX 47742 /* maximum possible load avg */
1946 #define LOAD_AVG_MAX_N 345 /* number of full periods to produce LOAD_MAX_AVG */
1947
1948 /* Precomputed fixed inverse multiplies for multiplication by y^n */
1949 static const u32 runnable_avg_yN_inv[] = {
1950         0xffffffff, 0xfa83b2da, 0xf5257d14, 0xefe4b99a, 0xeac0c6e6, 0xe5b906e6,
1951         0xe0ccdeeb, 0xdbfbb796, 0xd744fcc9, 0xd2a81d91, 0xce248c14, 0xc9b9bd85,
1952         0xc5672a10, 0xc12c4cc9, 0xbd08a39e, 0xb8fbaf46, 0xb504f333, 0xb123f581,
1953         0xad583ee9, 0xa9a15ab4, 0xa5fed6a9, 0xa2704302, 0x9ef5325f, 0x9b8d39b9,
1954         0x9837f050, 0x94f4efa8, 0x91c3d373, 0x8ea4398a, 0x8b95c1e3, 0x88980e80,
1955         0x85aac367, 0x82cd8698,
1956 };
1957
1958 /*
1959  * Precomputed \Sum y^k { 1<=k<=n }.  These are floor(true_value) to prevent
1960  * over-estimates when re-combining.
1961  */
1962 static const u32 runnable_avg_yN_sum[] = {
1963             0, 1002, 1982, 2941, 3880, 4798, 5697, 6576, 7437, 8279, 9103,
1964          9909,10698,11470,12226,12966,13690,14398,15091,15769,16433,17082,
1965         17718,18340,18949,19545,20128,20698,21256,21802,22336,22859,23371,
1966 };
1967
1968 /*
1969  * Approximate:
1970  *   val * y^n,    where y^32 ~= 0.5 (~1 scheduling period)
1971  */
1972 static __always_inline u64 decay_load(u64 val, u64 n)
1973 {
1974         unsigned int local_n;
1975
1976         if (!n)
1977                 return val;
1978         else if (unlikely(n > LOAD_AVG_PERIOD * 63))
1979                 return 0;
1980
1981         /* after bounds checking we can collapse to 32-bit */
1982         local_n = n;
1983
1984         /*
1985          * As y^PERIOD = 1/2, we can combine
1986          *    y^n = 1/2^(n/PERIOD) * k^(n%PERIOD)
1987          * With a look-up table which covers k^n (n<PERIOD)
1988          *
1989          * To achieve constant time decay_load.
1990          */
1991         if (unlikely(local_n >= LOAD_AVG_PERIOD)) {
1992                 val >>= local_n / LOAD_AVG_PERIOD;
1993                 local_n %= LOAD_AVG_PERIOD;
1994         }
1995
1996         val *= runnable_avg_yN_inv[local_n];
1997         /* We don't use SRR here since we always want to round down. */
1998         return val >> 32;
1999 }
2000
2001 /*
2002  * For updates fully spanning n periods, the contribution to runnable
2003  * average will be: \Sum 1024*y^n
2004  *
2005  * We can compute this reasonably efficiently by combining:
2006  *   y^PERIOD = 1/2 with precomputed \Sum 1024*y^n {for  n <PERIOD}
2007  */
2008 static u32 __compute_runnable_contrib(u64 n)
2009 {
2010         u32 contrib = 0;
2011
2012         if (likely(n <= LOAD_AVG_PERIOD))
2013                 return runnable_avg_yN_sum[n];
2014         else if (unlikely(n >= LOAD_AVG_MAX_N))
2015                 return LOAD_AVG_MAX;
2016
2017         /* Compute \Sum k^n combining precomputed values for k^i, \Sum k^j */
2018         do {
2019                 contrib /= 2; /* y^LOAD_AVG_PERIOD = 1/2 */
2020                 contrib += runnable_avg_yN_sum[LOAD_AVG_PERIOD];
2021
2022                 n -= LOAD_AVG_PERIOD;
2023         } while (n > LOAD_AVG_PERIOD);
2024
2025         contrib = decay_load(contrib, n);
2026         return contrib + runnable_avg_yN_sum[n];
2027 }
2028
2029 /*
2030  * We can represent the historical contribution to runnable average as the
2031  * coefficients of a geometric series.  To do this we sub-divide our runnable
2032  * history into segments of approximately 1ms (1024us); label the segment that
2033  * occurred N-ms ago p_N, with p_0 corresponding to the current period, e.g.
2034  *
2035  * [<- 1024us ->|<- 1024us ->|<- 1024us ->| ...
2036  *      p0            p1           p2
2037  *     (now)       (~1ms ago)  (~2ms ago)
2038  *
2039  * Let u_i denote the fraction of p_i that the entity was runnable.
2040  *
2041  * We then designate the fractions u_i as our co-efficients, yielding the
2042  * following representation of historical load:
2043  *   u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + u_3*y^3 + ...
2044  *
2045  * We choose y based on the with of a reasonably scheduling period, fixing:
2046  *   y^32 = 0.5
2047  *
2048  * This means that the contribution to load ~32ms ago (u_32) will be weighted
2049  * approximately half as much as the contribution to load within the last ms
2050  * (u_0).
2051  *
2052  * When a period "rolls over" and we have new u_0`, multiplying the previous
2053  * sum again by y is sufficient to update:
2054  *   load_avg = u_0` + y*(u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... )
2055  *            = u_0 + u_1*y + u_2*y^2 + ... [re-labeling u_i --> u_{i+1}]
2056  */
2057 static __always_inline int __update_entity_runnable_avg(u64 now,
2058                                                         struct sched_avg *sa,
2059                                                         int runnable)
2060 {
2061         u64 delta, periods;
2062         u32 runnable_contrib;
2063         int delta_w, decayed = 0;
2064
2065         delta = now - sa->last_runnable_update;
2066         /*
2067          * This should only happen when time goes backwards, which it
2068          * unfortunately does during sched clock init when we swap over to TSC.
2069          */
2070         if ((s64)delta < 0) {
2071                 sa->last_runnable_update = now;
2072                 return 0;
2073         }
2074
2075         /*
2076          * Use 1024ns as the unit of measurement since it's a reasonable
2077          * approximation of 1us and fast to compute.
2078          */
2079         delta >>= 10;
2080         if (!delta)
2081                 return 0;
2082         sa->last_runnable_update = now;
2083
2084         /* delta_w is the amount already accumulated against our next period */
2085         delta_w = sa->runnable_avg_period % 1024;
2086         if (delta + delta_w >= 1024) {
2087                 /* period roll-over */
2088                 decayed = 1;
2089
2090                 /*
2091                  * Now that we know we're crossing a period boundary, figure
2092                  * out how much from delta we need to complete the current
2093                  * period and accrue it.
2094                  */
2095                 delta_w = 1024 - delta_w;
2096                 if (runnable)
2097                         sa->runnable_avg_sum += delta_w;
2098                 sa->runnable_avg_period += delta_w;
2099
2100                 delta -= delta_w;
2101
2102                 /* Figure out how many additional periods this update spans */
2103                 periods = delta / 1024;
2104                 delta %= 1024;
2105
2106                 sa->runnable_avg_sum = decay_load(sa->runnable_avg_sum,
2107                                                   periods + 1);
2108                 sa->runnable_avg_period = decay_load(sa->runnable_avg_period,
2109                                                      periods + 1);
2110
2111                 /* Efficiently calculate \sum (1..n_period) 1024*y^i */
2112                 runnable_contrib = __compute_runnable_contrib(periods);
2113                 if (runnable)
2114                         sa->runnable_avg_sum += runnable_contrib;
2115                 sa->runnable_avg_period += runnable_contrib;
2116         }
2117
2118         /* Remainder of delta accrued against u_0` */
2119         if (runnable)
2120                 sa->runnable_avg_sum += delta;
2121         sa->runnable_avg_period += delta;
2122
2123         return decayed;
2124 }
2125
2126 /* Synchronize an entity's decay with its parenting cfs_rq.*/
2127 static inline u64 __synchronize_entity_decay(struct sched_entity *se)
2128 {
2129         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2130         u64 decays = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2131
2132         decays -= se->avg.decay_count;
2133         if (!decays)
2134                 return 0;
2135
2136         se->avg.load_avg_contrib = decay_load(se->avg.load_avg_contrib, decays);
2137         se->avg.decay_count = 0;
2138
2139         return decays;
2140 }
2141
2142 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
2143 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2144                                                  int force_update)
2145 {
2146         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2147         long tg_contrib;
2148
2149         tg_contrib = cfs_rq->runnable_load_avg + cfs_rq->blocked_load_avg;
2150         tg_contrib -= cfs_rq->tg_load_contrib;
2151
2152         if (force_update || abs(tg_contrib) > cfs_rq->tg_load_contrib / 8) {
2153                 atomic_long_add(tg_contrib, &tg->load_avg);
2154                 cfs_rq->tg_load_contrib += tg_contrib;
2155         }
2156 }
2157
2158 /*
2159  * Aggregate cfs_rq runnable averages into an equivalent task_group
2160  * representation for computing load contributions.
2161  */
2162 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2163                                                   struct cfs_rq *cfs_rq)
2164 {
2165         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2166         long contrib;
2167
2168         /* The fraction of a cpu used by this cfs_rq */
2169         contrib = div_u64((u64)sa->runnable_avg_sum << NICE_0_SHIFT,
2170                           sa->runnable_avg_period + 1);
2171         contrib -= cfs_rq->tg_runnable_contrib;
2172
2173         if (abs(contrib) > cfs_rq->tg_runnable_contrib / 64) {
2174                 atomic_add(contrib, &tg->runnable_avg);
2175                 cfs_rq->tg_runnable_contrib += contrib;
2176         }
2177 }
2178
2179 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2180 {
2181         struct cfs_rq *cfs_rq = group_cfs_rq(se);
2182         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2183         int runnable_avg;
2184
2185         u64 contrib;
2186
2187         contrib = cfs_rq->tg_load_contrib * tg->shares;
2188         se->avg.load_avg_contrib = div_u64(contrib,
2189                                      atomic_long_read(&tg->load_avg) + 1);
2190
2191         /*
2192          * For group entities we need to compute a correction term in the case
2193          * that they are consuming <1 cpu so that we would contribute the same
2194          * load as a task of equal weight.
2195          *
2196          * Explicitly co-ordinating this measurement would be expensive, but
2197          * fortunately the sum of each cpus contribution forms a usable
2198          * lower-bound on the true value.
2199          *
2200          * Consider the aggregate of 2 contributions.  Either they are disjoint
2201          * (and the sum represents true value) or they are disjoint and we are
2202          * understating by the aggregate of their overlap.
2203          *
2204          * Extending this to N cpus, for a given overlap, the maximum amount we
2205          * understand is then n_i(n_i+1)/2 * w_i where n_i is the number of
2206          * cpus that overlap for this interval and w_i is the interval width.
2207          *
2208          * On a small machine; the first term is well-bounded which bounds the
2209          * total error since w_i is a subset of the period.  Whereas on a
2210          * larger machine, while this first term can be larger, if w_i is the
2211          * of consequential size guaranteed to see n_i*w_i quickly converge to
2212          * our upper bound of 1-cpu.
2213          */
2214         runnable_avg = atomic_read(&tg->runnable_avg);
2215         if (runnable_avg < NICE_0_LOAD) {
2216                 se->avg.load_avg_contrib *= runnable_avg;
2217                 se->avg.load_avg_contrib >>= NICE_0_SHIFT;
2218         }
2219 }
2220 #else
2221 static inline void __update_cfs_rq_tg_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2222                                                  int force_update) {}
2223 static inline void __update_tg_runnable_avg(struct sched_avg *sa,
2224                                                   struct cfs_rq *cfs_rq) {}
2225 static inline void __update_group_entity_contrib(struct sched_entity *se) {}
2226 #endif
2227
2228 static inline void __update_task_entity_contrib(struct sched_entity *se)
2229 {
2230         u32 contrib;
2231
2232         /* avoid overflowing a 32-bit type w/ SCHED_LOAD_SCALE */
2233         contrib = se->avg.runnable_avg_sum * scale_load_down(se->load.weight);
2234         contrib /= (se->avg.runnable_avg_period + 1);
2235         se->avg.load_avg_contrib = scale_load(contrib);
2236 }
2237
2238 /* Compute the current contribution to load_avg by se, return any delta */
2239 static long __update_entity_load_avg_contrib(struct sched_entity *se)
2240 {
2241         long old_contrib = se->avg.load_avg_contrib;
2242
2243         if (entity_is_task(se)) {
2244                 __update_task_entity_contrib(se);
2245         } else {
2246                 __update_tg_runnable_avg(&se->avg, group_cfs_rq(se));
2247                 __update_group_entity_contrib(se);
2248         }
2249
2250         return se->avg.load_avg_contrib - old_contrib;
2251 }
2252
2253 static inline void subtract_blocked_load_contrib(struct cfs_rq *cfs_rq,
2254                                                  long load_contrib)
2255 {
2256         if (likely(load_contrib < cfs_rq->blocked_load_avg))
2257                 cfs_rq->blocked_load_avg -= load_contrib;
2258         else
2259                 cfs_rq->blocked_load_avg = 0;
2260 }
2261
2262 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq);
2263
2264 /* Update a sched_entity's runnable average */
2265 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2266                                           int update_cfs_rq)
2267 {
2268         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2269         long contrib_delta;
2270         u64 now;
2271
2272         /*
2273          * For a group entity we need to use their owned cfs_rq_clock_task() in
2274          * case they are the parent of a throttled hierarchy.
2275          */
2276         if (entity_is_task(se))
2277                 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq);
2278         else
2279                 now = cfs_rq_clock_task(group_cfs_rq(se));
2280
2281         if (!__update_entity_runnable_avg(now, &se->avg, se->on_rq))
2282                 return;
2283
2284         contrib_delta = __update_entity_load_avg_contrib(se);
2285
2286         if (!update_cfs_rq)
2287                 return;
2288
2289         if (se->on_rq)
2290                 cfs_rq->runnable_load_avg += contrib_delta;
2291         else
2292                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, -contrib_delta);
2293 }
2294
2295 /*
2296  * Decay the load contributed by all blocked children and account this so that
2297  * their contribution may appropriately discounted when they wake up.
2298  */
2299 static void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq, int force_update)
2300 {
2301         u64 now = cfs_rq_clock_task(cfs_rq) >> 20;
2302         u64 decays;
2303
2304         decays = now - cfs_rq->last_decay;
2305         if (!decays && !force_update)
2306                 return;
2307
2308         if (atomic_long_read(&cfs_rq->removed_load)) {
2309                 unsigned long removed_load;
2310                 removed_load = atomic_long_xchg(&cfs_rq->removed_load, 0);
2311                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, removed_load);
2312         }
2313
2314         if (decays) {
2315                 cfs_rq->blocked_load_avg = decay_load(cfs_rq->blocked_load_avg,
2316                                                       decays);
2317                 atomic64_add(decays, &cfs_rq->decay_counter);
2318                 cfs_rq->last_decay = now;
2319         }
2320
2321         __update_cfs_rq_tg_load_contrib(cfs_rq, force_update);
2322 }
2323
2324 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable)
2325 {
2326         __update_entity_runnable_avg(rq_clock_task(rq), &rq->avg, runnable);
2327         __update_tg_runnable_avg(&rq->avg, &rq->cfs);
2328 }
2329
2330 /* Add the load generated by se into cfs_rq's child load-average */
2331 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2332                                                   struct sched_entity *se,
2333                                                   int wakeup)
2334 {
2335         /*
2336          * We track migrations using entity decay_count <= 0, on a wake-up
2337          * migration we use a negative decay count to track the remote decays
2338          * accumulated while sleeping.
2339          *
2340          * Newly forked tasks are enqueued with se->avg.decay_count == 0, they
2341          * are seen by enqueue_entity_load_avg() as a migration with an already
2342          * constructed load_avg_contrib.
2343          */
2344         if (unlikely(se->avg.decay_count <= 0)) {
2345                 se->avg.last_runnable_update = rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
2346                 if (se->avg.decay_count) {
2347                         /*
2348                          * In a wake-up migration we have to approximate the
2349                          * time sleeping.  This is because we can't synchronize
2350                          * clock_task between the two cpus, and it is not
2351                          * guaranteed to be read-safe.  Instead, we can
2352                          * approximate this using our carried decays, which are
2353                          * explicitly atomically readable.
2354                          */
2355                         se->avg.last_runnable_update -= (-se->avg.decay_count)
2356                                                         << 20;
2357                         update_entity_load_avg(se, 0);
2358                         /* Indicate that we're now synchronized and on-rq */
2359                         se->avg.decay_count = 0;
2360                 }
2361                 wakeup = 0;
2362         } else {
2363                 __synchronize_entity_decay(se);
2364         }
2365
2366         /* migrated tasks did not contribute to our blocked load */
2367         if (wakeup) {
2368                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
2369                 update_entity_load_avg(se, 0);
2370         }
2371
2372         cfs_rq->runnable_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2373         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2374         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !wakeup);
2375 }
2376
2377 /*
2378  * Remove se's load from this cfs_rq child load-average, if the entity is
2379  * transitioning to a blocked state we track its projected decay using
2380  * blocked_load_avg.
2381  */
2382 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2383                                                   struct sched_entity *se,
2384                                                   int sleep)
2385 {
2386         update_entity_load_avg(se, 1);
2387         /* we force update consideration on load-balancer moves */
2388         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, !sleep);
2389
2390         cfs_rq->runnable_load_avg -= se->avg.load_avg_contrib;
2391         if (sleep) {
2392                 cfs_rq->blocked_load_avg += se->avg.load_avg_contrib;
2393                 se->avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
2394         } /* migrations, e.g. sleep=0 leave decay_count == 0 */
2395 }
2396
2397 /*
2398  * Update the rq's load with the elapsed running time before entering
2399  * idle. if the last scheduled task is not a CFS task, idle_enter will
2400  * be the only way to update the runnable statistic.
2401  */
2402 void idle_enter_fair(struct rq *this_rq)
2403 {
2404         update_rq_runnable_avg(this_rq, 1);
2405 }
2406
2407 /*
2408  * Update the rq's load with the elapsed idle time before a task is
2409  * scheduled. if the newly scheduled task is not a CFS task, idle_exit will
2410  * be the only way to update the runnable statistic.
2411  */
2412 void idle_exit_fair(struct rq *this_rq)
2413 {
2414         update_rq_runnable_avg(this_rq, 0);
2415 }
2416
2417 #else
2418 static inline void update_entity_load_avg(struct sched_entity *se,
2419                                           int update_cfs_rq) {}
2420 static inline void update_rq_runnable_avg(struct rq *rq, int runnable) {}
2421 static inline void enqueue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2422                                            struct sched_entity *se,
2423                                            int wakeup) {}
2424 static inline void dequeue_entity_load_avg(struct cfs_rq *cfs_rq,
2425                                            struct sched_entity *se,
2426                                            int sleep) {}
2427 static inline void update_cfs_rq_blocked_load(struct cfs_rq *cfs_rq,
2428                                               int force_update) {}
2429 #endif
2430
2431 static void enqueue_sleeper(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2432 {
2433 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2434         struct task_struct *tsk = NULL;
2435
2436         if (entity_is_task(se))
2437                 tsk = task_of(se);
2438
2439         if (se->statistics.sleep_start) {
2440                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.sleep_start;
2441
2442                 if ((s64)delta < 0)
2443                         delta = 0;
2444
2445                 if (unlikely(delta > se->statistics.sleep_max))
2446                         se->statistics.sleep_max = delta;
2447
2448                 se->statistics.sleep_start = 0;
2449                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2450
2451                 if (tsk) {
2452                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 1);
2453                         trace_sched_stat_sleep(tsk, delta);
2454                 }
2455         }
2456         if (se->statistics.block_start) {
2457                 u64 delta = rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - se->statistics.block_start;
2458
2459                 if ((s64)delta < 0)
2460                         delta = 0;
2461
2462                 if (unlikely(delta > se->statistics.block_max))
2463                         se->statistics.block_max = delta;
2464
2465                 se->statistics.block_start = 0;
2466                 se->statistics.sum_sleep_runtime += delta;
2467
2468                 if (tsk) {
2469                         if (tsk->in_iowait) {
2470                                 se->statistics.iowait_sum += delta;
2471                                 se->statistics.iowait_count++;
2472                                 trace_sched_stat_iowait(tsk, delta);
2473                         }
2474
2475                         trace_sched_stat_blocked(tsk, delta);
2476
2477                         /*
2478                          * Blocking time is in units of nanosecs, so shift by
2479                          * 20 to get a milliseconds-range estimation of the
2480                          * amount of time that the task spent sleeping:
2481                          */
2482                         if (unlikely(prof_on == SLEEP_PROFILING)) {
2483                                 profile_hits(SLEEP_PROFILING,
2484                                                 (void *)get_wchan(tsk),
2485                                                 delta >> 20);
2486                         }
2487                         account_scheduler_latency(tsk, delta >> 10, 0);
2488                 }
2489         }
2490 #endif
2491 }
2492
2493 static void check_spread(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2494 {
2495 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
2496         s64 d = se->vruntime - cfs_rq->min_vruntime;
2497
2498         if (d < 0)
2499                 d = -d;
2500
2501         if (d > 3*sysctl_sched_latency)
2502                 schedstat_inc(cfs_rq, nr_spread_over);
2503 #endif
2504 }
2505
2506 static void
2507 place_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int initial)
2508 {
2509         u64 vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
2510
2511         /*
2512          * The 'current' period is already promised to the current tasks,
2513          * however the extra weight of the new task will slow them down a
2514          * little, place the new task so that it fits in the slot that
2515          * stays open at the end.
2516          */
2517         if (initial && sched_feat(START_DEBIT))
2518                 vruntime += sched_vslice(cfs_rq, se);
2519
2520         /* sleeps up to a single latency don't count. */
2521         if (!initial) {
2522                 unsigned long thresh = sysctl_sched_latency;
2523
2524                 /*
2525                  * Halve their sleep time's effect, to allow
2526                  * for a gentler effect of sleepers:
2527                  */
2528                 if (sched_feat(GENTLE_FAIR_SLEEPERS))
2529                         thresh >>= 1;
2530
2531                 vruntime -= thresh;
2532         }
2533
2534         /* ensure we never gain time by being placed backwards. */
2535         se->vruntime = max_vruntime(se->vruntime, vruntime);
2536 }
2537
2538 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq);
2539
2540 static void
2541 enqueue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2542 {
2543         /*
2544          * Update the normalized vruntime before updating min_vruntime
2545          * through calling update_curr().
2546          */
2547         if (!(flags & ENQUEUE_WAKEUP) || (flags & ENQUEUE_WAKING))
2548                 se->vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
2549
2550         /*
2551          * Update run-time statistics of the 'current'.
2552          */
2553         update_curr(cfs_rq);
2554         enqueue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & ENQUEUE_WAKEUP);
2555         account_entity_enqueue(cfs_rq, se);
2556         update_cfs_shares(cfs_rq);
2557
2558         if (flags & ENQUEUE_WAKEUP) {
2559                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
2560                 enqueue_sleeper(cfs_rq, se);
2561         }
2562
2563         update_stats_enqueue(cfs_rq, se);
2564         check_spread(cfs_rq, se);
2565         if (se != cfs_rq->curr)
2566                 __enqueue_entity(cfs_rq, se);
2567         se->on_rq = 1;
2568
2569         if (cfs_rq->nr_running == 1) {
2570                 list_add_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
2571                 check_enqueue_throttle(cfs_rq);
2572         }
2573 }
2574
2575 static void __clear_buddies_last(struct sched_entity *se)
2576 {
2577         for_each_sched_entity(se) {
2578                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2579                 if (cfs_rq->last == se)
2580                         cfs_rq->last = NULL;
2581                 else
2582                         break;
2583         }
2584 }
2585
2586 static void __clear_buddies_next(struct sched_entity *se)
2587 {
2588         for_each_sched_entity(se) {
2589                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2590                 if (cfs_rq->next == se)
2591                         cfs_rq->next = NULL;
2592                 else
2593                         break;
2594         }
2595 }
2596
2597 static void __clear_buddies_skip(struct sched_entity *se)
2598 {
2599         for_each_sched_entity(se) {
2600                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
2601                 if (cfs_rq->skip == se)
2602                         cfs_rq->skip = NULL;
2603                 else
2604                         break;
2605         }
2606 }
2607
2608 static void clear_buddies(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2609 {
2610         if (cfs_rq->last == se)
2611                 __clear_buddies_last(se);
2612
2613         if (cfs_rq->next == se)
2614                 __clear_buddies_next(se);
2615
2616         if (cfs_rq->skip == se)
2617                 __clear_buddies_skip(se);
2618 }
2619
2620 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2621
2622 static void
2623 dequeue_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se, int flags)
2624 {
2625         /*
2626          * Update run-time statistics of the 'current'.
2627          */
2628         update_curr(cfs_rq);
2629         dequeue_entity_load_avg(cfs_rq, se, flags & DEQUEUE_SLEEP);
2630
2631         update_stats_dequeue(cfs_rq, se);
2632         if (flags & DEQUEUE_SLEEP) {
2633 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2634                 if (entity_is_task(se)) {
2635                         struct task_struct *tsk = task_of(se);
2636
2637                         if (tsk->state & TASK_INTERRUPTIBLE)
2638                                 se->statistics.sleep_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2639                         if (tsk->state & TASK_UNINTERRUPTIBLE)
2640                                 se->statistics.block_start = rq_clock(rq_of(cfs_rq));
2641                 }
2642 #endif
2643         }
2644
2645         clear_buddies(cfs_rq, se);
2646
2647         if (se != cfs_rq->curr)
2648                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2649         se->on_rq = 0;
2650         account_entity_dequeue(cfs_rq, se);
2651
2652         /*
2653          * Normalize the entity after updating the min_vruntime because the
2654          * update can refer to the ->curr item and we need to reflect this
2655          * movement in our normalized position.
2656          */
2657         if (!(flags & DEQUEUE_SLEEP))
2658                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
2659
2660         /* return excess runtime on last dequeue */
2661         return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2662
2663         update_min_vruntime(cfs_rq);
2664         update_cfs_shares(cfs_rq);
2665 }
2666
2667 /*
2668  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
2669  */
2670 static void
2671 check_preempt_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr)
2672 {
2673         unsigned long ideal_runtime, delta_exec;
2674         struct sched_entity *se;
2675         s64 delta;
2676
2677         ideal_runtime = sched_slice(cfs_rq, curr);
2678         delta_exec = curr->sum_exec_runtime - curr->prev_sum_exec_runtime;
2679         if (delta_exec > ideal_runtime) {
2680                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2681                 /*
2682                  * The current task ran long enough, ensure it doesn't get
2683                  * re-elected due to buddy favours.
2684                  */
2685                 clear_buddies(cfs_rq, curr);
2686                 return;
2687         }
2688
2689         /*
2690          * Ensure that a task that missed wakeup preemption by a
2691          * narrow margin doesn't have to wait for a full slice.
2692          * This also mitigates buddy induced latencies under load.
2693          */
2694         if (delta_exec < sysctl_sched_min_granularity)
2695                 return;
2696
2697         se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2698         delta = curr->vruntime - se->vruntime;
2699
2700         if (delta < 0)
2701                 return;
2702
2703         if (delta > ideal_runtime)
2704                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2705 }
2706
2707 static void
2708 set_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *se)
2709 {
2710         /* 'current' is not kept within the tree. */
2711         if (se->on_rq) {
2712                 /*
2713                  * Any task has to be enqueued before it get to execute on
2714                  * a CPU. So account for the time it spent waiting on the
2715                  * runqueue.
2716                  */
2717                 update_stats_wait_end(cfs_rq, se);
2718                 __dequeue_entity(cfs_rq, se);
2719         }
2720
2721         update_stats_curr_start(cfs_rq, se);
2722         cfs_rq->curr = se;
2723 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
2724         /*
2725          * Track our maximum slice length, if the CPU's load is at
2726          * least twice that of our own weight (i.e. dont track it
2727          * when there are only lesser-weight tasks around):
2728          */
2729         if (rq_of(cfs_rq)->load.weight >= 2*se->load.weight) {
2730                 se->statistics.slice_max = max(se->statistics.slice_max,
2731                         se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime);
2732         }
2733 #endif
2734         se->prev_sum_exec_runtime = se->sum_exec_runtime;
2735 }
2736
2737 static int
2738 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se);
2739
2740 /*
2741  * Pick the next process, keeping these things in mind, in this order:
2742  * 1) keep things fair between processes/task groups
2743  * 2) pick the "next" process, since someone really wants that to run
2744  * 3) pick the "last" process, for cache locality
2745  * 4) do not run the "skip" process, if something else is available
2746  */
2747 static struct sched_entity *pick_next_entity(struct cfs_rq *cfs_rq)
2748 {
2749         struct sched_entity *se = __pick_first_entity(cfs_rq);
2750         struct sched_entity *left = se;
2751
2752         /*
2753          * Avoid running the skip buddy, if running something else can
2754          * be done without getting too unfair.
2755          */
2756         if (cfs_rq->skip == se) {
2757                 struct sched_entity *second = __pick_next_entity(se);
2758                 if (second && wakeup_preempt_entity(second, left) < 1)
2759                         se = second;
2760         }
2761
2762         /*
2763          * Prefer last buddy, try to return the CPU to a preempted task.
2764          */
2765         if (cfs_rq->last && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->last, left) < 1)
2766                 se = cfs_rq->last;
2767
2768         /*
2769          * Someone really wants this to run. If it's not unfair, run it.
2770          */
2771         if (cfs_rq->next && wakeup_preempt_entity(cfs_rq->next, left) < 1)
2772                 se = cfs_rq->next;
2773
2774         clear_buddies(cfs_rq, se);
2775
2776         return se;
2777 }
2778
2779 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq);
2780
2781 static void put_prev_entity(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *prev)
2782 {
2783         /*
2784          * If still on the runqueue then deactivate_task()
2785          * was not called and update_curr() has to be done:
2786          */
2787         if (prev->on_rq)
2788                 update_curr(cfs_rq);
2789
2790         /* throttle cfs_rqs exceeding runtime */
2791         check_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
2792
2793         check_spread(cfs_rq, prev);
2794         if (prev->on_rq) {
2795                 update_stats_wait_start(cfs_rq, prev);
2796                 /* Put 'current' back into the tree. */
2797                 __enqueue_entity(cfs_rq, prev);
2798                 /* in !on_rq case, update occurred at dequeue */
2799                 update_entity_load_avg(prev, 1);
2800         }
2801         cfs_rq->curr = NULL;
2802 }
2803
2804 static void
2805 entity_tick(struct cfs_rq *cfs_rq, struct sched_entity *curr, int queued)
2806 {
2807         /*
2808          * Update run-time statistics of the 'current'.
2809          */
2810         update_curr(cfs_rq);
2811
2812         /*
2813          * Ensure that runnable average is periodically updated.
2814          */
2815         update_entity_load_avg(curr, 1);
2816         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
2817         update_cfs_shares(cfs_rq);
2818
2819 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
2820         /*
2821          * queued ticks are scheduled to match the slice, so don't bother
2822          * validating it and just reschedule.
2823          */
2824         if (queued) {
2825                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
2826                 return;
2827         }
2828         /*
2829          * don't let the period tick interfere with the hrtick preemption
2830          */
2831         if (!sched_feat(DOUBLE_TICK) &&
2832                         hrtimer_active(&rq_of(cfs_rq)->hrtick_timer))
2833                 return;
2834 #endif
2835
2836         if (cfs_rq->nr_running > 1)
2837                 check_preempt_tick(cfs_rq, curr);
2838 }
2839
2840
2841 /**************************************************
2842  * CFS bandwidth control machinery
2843  */
2844
2845 #ifdef CONFIG_CFS_BANDWIDTH
2846
2847 #ifdef HAVE_JUMP_LABEL
2848 static struct static_key __cfs_bandwidth_used;
2849
2850 static inline bool cfs_bandwidth_used(void)
2851 {
2852         return static_key_false(&__cfs_bandwidth_used);
2853 }
2854
2855 void cfs_bandwidth_usage_inc(void)
2856 {
2857         static_key_slow_inc(&__cfs_bandwidth_used);
2858 }
2859
2860 void cfs_bandwidth_usage_dec(void)
2861 {
2862         static_key_slow_dec(&__cfs_bandwidth_used);
2863 }
2864 #else /* HAVE_JUMP_LABEL */
2865 static bool cfs_bandwidth_used(void)
2866 {
2867         return true;
2868 }
2869
2870 void cfs_bandwidth_usage_inc(void) {}
2871 void cfs_bandwidth_usage_dec(void) {}
2872 #endif /* HAVE_JUMP_LABEL */
2873
2874 /*
2875  * default period for cfs group bandwidth.
2876  * default: 0.1s, units: nanoseconds
2877  */
2878 static inline u64 default_cfs_period(void)
2879 {
2880         return 100000000ULL;
2881 }
2882
2883 static inline u64 sched_cfs_bandwidth_slice(void)
2884 {
2885         return (u64)sysctl_sched_cfs_bandwidth_slice * NSEC_PER_USEC;
2886 }
2887
2888 /*
2889  * Replenish runtime according to assigned quota and update expiration time.
2890  * We use sched_clock_cpu directly instead of rq->clock to avoid adding
2891  * additional synchronization around rq->lock.
2892  *
2893  * requires cfs_b->lock
2894  */
2895 void __refill_cfs_bandwidth_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
2896 {
2897         u64 now;
2898
2899         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2900                 return;
2901
2902         now = sched_clock_cpu(smp_processor_id());
2903         cfs_b->runtime = cfs_b->quota;
2904         cfs_b->runtime_expires = now + ktime_to_ns(cfs_b->period);
2905 }
2906
2907 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
2908 {
2909         return &tg->cfs_bandwidth;
2910 }
2911
2912 /* rq->task_clock normalized against any time this cfs_rq has spent throttled */
2913 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
2914 {
2915         if (unlikely(cfs_rq->throttle_count))
2916                 return cfs_rq->throttled_clock_task;
2917
2918         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->throttled_clock_task_time;
2919 }
2920
2921 /* returns 0 on failure to allocate runtime */
2922 static int assign_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2923 {
2924         struct task_group *tg = cfs_rq->tg;
2925         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(tg);
2926         u64 amount = 0, min_amount, expires;
2927
2928         /* note: this is a positive sum as runtime_remaining <= 0 */
2929         min_amount = sched_cfs_bandwidth_slice() - cfs_rq->runtime_remaining;
2930
2931         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
2932         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
2933                 amount = min_amount;
2934         else {
2935                 /*
2936                  * If the bandwidth pool has become inactive, then at least one
2937                  * period must have elapsed since the last consumption.
2938                  * Refresh the global state and ensure bandwidth timer becomes
2939                  * active.
2940                  */
2941                 if (!cfs_b->timer_active) {
2942                         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
2943                         __start_cfs_bandwidth(cfs_b);
2944                 }
2945
2946                 if (cfs_b->runtime > 0) {
2947                         amount = min(cfs_b->runtime, min_amount);
2948                         cfs_b->runtime -= amount;
2949                         cfs_b->idle = 0;
2950                 }
2951         }
2952         expires = cfs_b->runtime_expires;
2953         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
2954
2955         cfs_rq->runtime_remaining += amount;
2956         /*
2957          * we may have advanced our local expiration to account for allowed
2958          * spread between our sched_clock and the one on which runtime was
2959          * issued.
2960          */
2961         if ((s64)(expires - cfs_rq->runtime_expires) > 0)
2962                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
2963
2964         return cfs_rq->runtime_remaining > 0;
2965 }
2966
2967 /*
2968  * Note: This depends on the synchronization provided by sched_clock and the
2969  * fact that rq->clock snapshots this value.
2970  */
2971 static void expire_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
2972 {
2973         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
2974
2975         /* if the deadline is ahead of our clock, nothing to do */
2976         if (likely((s64)(rq_clock(rq_of(cfs_rq)) - cfs_rq->runtime_expires) < 0))
2977                 return;
2978
2979         if (cfs_rq->runtime_remaining < 0)
2980                 return;
2981
2982         /*
2983          * If the local deadline has passed we have to consider the
2984          * possibility that our sched_clock is 'fast' and the global deadline
2985          * has not truly expired.
2986          *
2987          * Fortunately we can check determine whether this the case by checking
2988          * whether the global deadline has advanced.
2989          */
2990
2991         if ((s64)(cfs_rq->runtime_expires - cfs_b->runtime_expires) >= 0) {
2992                 /* extend local deadline, drift is bounded above by 2 ticks */
2993                 cfs_rq->runtime_expires += TICK_NSEC;
2994         } else {
2995                 /* global deadline is ahead, expiration has passed */
2996                 cfs_rq->runtime_remaining = 0;
2997         }
2998 }
2999
3000 static void __account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3001 {
3002         /* dock delta_exec before expiring quota (as it could span periods) */
3003         cfs_rq->runtime_remaining -= delta_exec;
3004         expire_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3005
3006         if (likely(cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3007                 return;
3008
3009         /*
3010          * if we're unable to extend our runtime we resched so that the active
3011          * hierarchy can be throttled
3012          */
3013         if (!assign_cfs_rq_runtime(cfs_rq) && likely(cfs_rq->curr))
3014                 resched_task(rq_of(cfs_rq)->curr);
3015 }
3016
3017 static __always_inline
3018 void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec)
3019 {
3020         if (!cfs_bandwidth_used() || !cfs_rq->runtime_enabled)
3021                 return;
3022
3023         __account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, delta_exec);
3024 }
3025
3026 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3027 {
3028         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttled;
3029 }
3030
3031 /* check whether cfs_rq, or any parent, is throttled */
3032 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3033 {
3034         return cfs_bandwidth_used() && cfs_rq->throttle_count;
3035 }
3036
3037 /*
3038  * Ensure that neither of the group entities corresponding to src_cpu or
3039  * dest_cpu are members of a throttled hierarchy when performing group
3040  * load-balance operations.
3041  */
3042 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3043                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3044 {
3045         struct cfs_rq *src_cfs_rq, *dest_cfs_rq;
3046
3047         src_cfs_rq = tg->cfs_rq[src_cpu];
3048         dest_cfs_rq = tg->cfs_rq[dest_cpu];
3049
3050         return throttled_hierarchy(src_cfs_rq) ||
3051                throttled_hierarchy(dest_cfs_rq);
3052 }
3053
3054 /* updated child weight may affect parent so we have to do this bottom up */
3055 static int tg_unthrottle_up(struct task_group *tg, void *data)
3056 {
3057         struct rq *rq = data;
3058         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3059
3060         cfs_rq->throttle_count--;
3061 #ifdef CONFIG_SMP
3062         if (!cfs_rq->throttle_count) {
3063                 /* adjust cfs_rq_clock_task() */
3064                 cfs_rq->throttled_clock_task_time += rq_clock_task(rq) -
3065                                              cfs_rq->throttled_clock_task;
3066         }
3067 #endif
3068
3069         return 0;
3070 }
3071
3072 static int tg_throttle_down(struct task_group *tg, void *data)
3073 {
3074         struct rq *rq = data;
3075         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu_of(rq)];
3076
3077         /* group is entering throttled state, stop time */
3078         if (!cfs_rq->throttle_count)
3079                 cfs_rq->throttled_clock_task = rq_clock_task(rq);
3080         cfs_rq->throttle_count++;
3081
3082         return 0;
3083 }
3084
3085 static void throttle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3086 {
3087         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3088         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3089         struct sched_entity *se;
3090         long task_delta, dequeue = 1;
3091
3092         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq_of(cfs_rq))];
3093
3094         /* freeze hierarchy runnable averages while throttled */
3095         rcu_read_lock();
3096         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_throttle_down, tg_nop, (void *)rq);
3097         rcu_read_unlock();
3098
3099         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3100         for_each_sched_entity(se) {
3101                 struct cfs_rq *qcfs_rq = cfs_rq_of(se);
3102                 /* throttled entity or throttle-on-deactivate */
3103                 if (!se->on_rq)
3104                         break;
3105
3106                 if (dequeue)
3107                         dequeue_entity(qcfs_rq, se, DEQUEUE_SLEEP);
3108                 qcfs_rq->h_nr_running -= task_delta;
3109
3110                 if (qcfs_rq->load.weight)
3111                         dequeue = 0;
3112         }
3113
3114         if (!se)
3115                 rq->nr_running -= task_delta;
3116
3117         cfs_rq->throttled = 1;
3118         cfs_rq->throttled_clock = rq_clock(rq);
3119         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3120         list_add_tail_rcu(&cfs_rq->throttled_list, &cfs_b->throttled_cfs_rq);
3121         if (!cfs_b->timer_active)
3122                 __start_cfs_bandwidth(cfs_b);
3123         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3124 }
3125
3126 void unthrottle_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
3127 {
3128         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3129         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3130         struct sched_entity *se;
3131         int enqueue = 1;
3132         long task_delta;
3133
3134         se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
3135
3136         cfs_rq->throttled = 0;
3137
3138         update_rq_clock(rq);
3139
3140         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3141         cfs_b->throttled_time += rq_clock(rq) - cfs_rq->throttled_clock;
3142         list_del_rcu(&cfs_rq->throttled_list);
3143         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3144
3145         /* update hierarchical throttle state */
3146         walk_tg_tree_from(cfs_rq->tg, tg_nop, tg_unthrottle_up, (void *)rq);
3147
3148         if (!cfs_rq->load.weight)
3149                 return;
3150
3151         task_delta = cfs_rq->h_nr_running;
3152         for_each_sched_entity(se) {
3153                 if (se->on_rq)
3154                         enqueue = 0;
3155
3156                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3157                 if (enqueue)
3158                         enqueue_entity(cfs_rq, se, ENQUEUE_WAKEUP);
3159                 cfs_rq->h_nr_running += task_delta;
3160
3161                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3162                         break;
3163         }
3164
3165         if (!se)
3166                 rq->nr_running += task_delta;
3167
3168         /* determine whether we need to wake up potentially idle cpu */
3169         if (rq->curr == rq->idle && rq->cfs.nr_running)
3170                 resched_task(rq->curr);
3171 }
3172
3173 static u64 distribute_cfs_runtime(struct cfs_bandwidth *cfs_b,
3174                 u64 remaining, u64 expires)
3175 {
3176         struct cfs_rq *cfs_rq;
3177         u64 runtime = remaining;
3178
3179         rcu_read_lock();
3180         list_for_each_entry_rcu(cfs_rq, &cfs_b->throttled_cfs_rq,
3181                                 throttled_list) {
3182                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
3183
3184                 raw_spin_lock(&rq->lock);
3185                 if (!cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3186                         goto next;
3187
3188                 runtime = -cfs_rq->runtime_remaining + 1;
3189                 if (runtime > remaining)
3190                         runtime = remaining;
3191                 remaining -= runtime;
3192
3193                 cfs_rq->runtime_remaining += runtime;
3194                 cfs_rq->runtime_expires = expires;
3195
3196                 /* we check whether we're throttled above */
3197                 if (cfs_rq->runtime_remaining > 0)
3198                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3199
3200 next:
3201                 raw_spin_unlock(&rq->lock);
3202
3203                 if (!remaining)
3204                         break;
3205         }
3206         rcu_read_unlock();
3207
3208         return remaining;
3209 }
3210
3211 /*
3212  * Responsible for refilling a task_group's bandwidth and unthrottling its
3213  * cfs_rqs as appropriate. If there has been no activity within the last
3214  * period the timer is deactivated until scheduling resumes; cfs_b->idle is
3215  * used to track this state.
3216  */
3217 static int do_sched_cfs_period_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b, int overrun)
3218 {
3219         u64 runtime, runtime_expires;
3220         int idle = 1, throttled;
3221
3222         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3223         /* no need to continue the timer with no bandwidth constraint */
3224         if (cfs_b->quota == RUNTIME_INF)
3225                 goto out_unlock;
3226
3227         throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3228         /* idle depends on !throttled (for the case of a large deficit) */
3229         idle = cfs_b->idle && !throttled;
3230         cfs_b->nr_periods += overrun;
3231
3232         /* if we're going inactive then everything else can be deferred */
3233         if (idle)
3234                 goto out_unlock;
3235
3236         /*
3237          * if we have relooped after returning idle once, we need to update our
3238          * status as actually running, so that other cpus doing
3239          * __start_cfs_bandwidth will stop trying to cancel us.
3240          */
3241         cfs_b->timer_active = 1;
3242
3243         __refill_cfs_bandwidth_runtime(cfs_b);
3244
3245         if (!throttled) {
3246                 /* mark as potentially idle for the upcoming period */
3247                 cfs_b->idle = 1;
3248                 goto out_unlock;
3249         }
3250
3251         /* account preceding periods in which throttling occurred */
3252         cfs_b->nr_throttled += overrun;
3253
3254         /*
3255          * There are throttled entities so we must first use the new bandwidth
3256          * to unthrottle them before making it generally available.  This
3257          * ensures that all existing debts will be paid before a new cfs_rq is
3258          * allowed to run.
3259          */
3260         runtime = cfs_b->runtime;
3261         runtime_expires = cfs_b->runtime_expires;
3262         cfs_b->runtime = 0;
3263
3264         /*
3265          * This check is repeated as we are holding onto the new bandwidth
3266          * while we unthrottle.  This can potentially race with an unthrottled
3267          * group trying to acquire new bandwidth from the global pool.
3268          */
3269         while (throttled && runtime > 0) {
3270                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3271                 /* we can't nest cfs_b->lock while distributing bandwidth */
3272                 runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime,
3273                                                  runtime_expires);
3274                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3275
3276                 throttled = !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3277         }
3278
3279         /* return (any) remaining runtime */
3280         cfs_b->runtime = runtime;
3281         /*
3282          * While we are ensured activity in the period following an
3283          * unthrottle, this also covers the case in which the new bandwidth is
3284          * insufficient to cover the existing bandwidth deficit.  (Forcing the
3285          * timer to remain active while there are any throttled entities.)
3286          */
3287         cfs_b->idle = 0;
3288 out_unlock:
3289         if (idle)
3290                 cfs_b->timer_active = 0;
3291         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3292
3293         return idle;
3294 }
3295
3296 /* a cfs_rq won't donate quota below this amount */
3297 static const u64 min_cfs_rq_runtime = 1 * NSEC_PER_MSEC;
3298 /* minimum remaining period time to redistribute slack quota */
3299 static const u64 min_bandwidth_expiration = 2 * NSEC_PER_MSEC;
3300 /* how long we wait to gather additional slack before distributing */
3301 static const u64 cfs_bandwidth_slack_period = 5 * NSEC_PER_MSEC;
3302
3303 /*
3304  * Are we near the end of the current quota period?
3305  *
3306  * Requires cfs_b->lock for hrtimer_expires_remaining to be safe against the
3307  * hrtimer base being cleared by __hrtimer_start_range_ns. In the case of
3308  * migrate_hrtimers, base is never cleared, so we are fine.
3309  */
3310 static int runtime_refresh_within(struct cfs_bandwidth *cfs_b, u64 min_expire)
3311 {
3312         struct hrtimer *refresh_timer = &cfs_b->period_timer;
3313         u64 remaining;
3314
3315         /* if the call-back is running a quota refresh is already occurring */
3316         if (hrtimer_callback_running(refresh_timer))
3317                 return 1;
3318
3319         /* is a quota refresh about to occur? */
3320         remaining = ktime_to_ns(hrtimer_expires_remaining(refresh_timer));
3321         if (remaining < min_expire)
3322                 return 1;
3323
3324         return 0;
3325 }
3326
3327 static void start_cfs_slack_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3328 {
3329         u64 min_left = cfs_bandwidth_slack_period + min_bandwidth_expiration;
3330
3331         /* if there's a quota refresh soon don't bother with slack */
3332         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_left))
3333                 return;
3334
3335         start_bandwidth_timer(&cfs_b->slack_timer,
3336                                 ns_to_ktime(cfs_bandwidth_slack_period));
3337 }
3338
3339 /* we know any runtime found here is valid as update_curr() precedes return */
3340 static void __return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3341 {
3342         struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3343         s64 slack_runtime = cfs_rq->runtime_remaining - min_cfs_rq_runtime;
3344
3345         if (slack_runtime <= 0)
3346                 return;
3347
3348         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3349         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF &&
3350             cfs_rq->runtime_expires == cfs_b->runtime_expires) {
3351                 cfs_b->runtime += slack_runtime;
3352
3353                 /* we are under rq->lock, defer unthrottling using a timer */
3354                 if (cfs_b->runtime > sched_cfs_bandwidth_slice() &&
3355                     !list_empty(&cfs_b->throttled_cfs_rq))
3356                         start_cfs_slack_bandwidth(cfs_b);
3357         }
3358         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3359
3360         /* even if it's not valid for return we don't want to try again */
3361         cfs_rq->runtime_remaining -= slack_runtime;
3362 }
3363
3364 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3365 {
3366         if (!cfs_bandwidth_used())
3367                 return;
3368
3369         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->nr_running)
3370                 return;
3371
3372         __return_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
3373 }
3374
3375 /*
3376  * This is done with a timer (instead of inline with bandwidth return) since
3377  * it's necessary to juggle rq->locks to unthrottle their respective cfs_rqs.
3378  */
3379 static void do_sched_cfs_slack_timer(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3380 {
3381         u64 runtime = 0, slice = sched_cfs_bandwidth_slice();
3382         u64 expires;
3383
3384         /* confirm we're still not at a refresh boundary */
3385         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3386         if (runtime_refresh_within(cfs_b, min_bandwidth_expiration)) {
3387                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3388                 return;
3389         }
3390
3391         if (cfs_b->quota != RUNTIME_INF && cfs_b->runtime > slice) {
3392                 runtime = cfs_b->runtime;
3393                 cfs_b->runtime = 0;
3394         }
3395         expires = cfs_b->runtime_expires;
3396         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3397
3398         if (!runtime)
3399                 return;
3400
3401         runtime = distribute_cfs_runtime(cfs_b, runtime, expires);
3402
3403         raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3404         if (expires == cfs_b->runtime_expires)
3405                 cfs_b->runtime = runtime;
3406         raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3407 }
3408
3409 /*
3410  * When a group wakes up we want to make sure that its quota is not already
3411  * expired/exceeded, otherwise it may be allowed to steal additional ticks of
3412  * runtime as update_curr() throttling can not not trigger until it's on-rq.
3413  */
3414 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq)
3415 {
3416         if (!cfs_bandwidth_used())
3417                 return;
3418
3419         /* an active group must be handled by the update_curr()->put() path */
3420         if (!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->curr)
3421                 return;
3422
3423         /* ensure the group is not already throttled */
3424         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3425                 return;
3426
3427         /* update runtime allocation */
3428         account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
3429         if (cfs_rq->runtime_remaining <= 0)
3430                 throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3431 }
3432
3433 /* conditionally throttle active cfs_rq's from put_prev_entity() */
3434 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3435 {
3436         if (!cfs_bandwidth_used())
3437                 return;
3438
3439         if (likely(!cfs_rq->runtime_enabled || cfs_rq->runtime_remaining > 0))
3440                 return;
3441
3442         /*
3443          * it's possible for a throttled entity to be forced into a running
3444          * state (e.g. set_curr_task), in this case we're finished.
3445          */
3446         if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3447                 return;
3448
3449         throttle_cfs_rq(cfs_rq);
3450 }
3451
3452 static enum hrtimer_restart sched_cfs_slack_timer(struct hrtimer *timer)
3453 {
3454         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3455                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, slack_timer);
3456         do_sched_cfs_slack_timer(cfs_b);
3457
3458         return HRTIMER_NORESTART;
3459 }
3460
3461 static enum hrtimer_restart sched_cfs_period_timer(struct hrtimer *timer)
3462 {
3463         struct cfs_bandwidth *cfs_b =
3464                 container_of(timer, struct cfs_bandwidth, period_timer);
3465         ktime_t now;
3466         int overrun;
3467         int idle = 0;
3468
3469         for (;;) {
3470                 now = hrtimer_cb_get_time(timer);
3471                 overrun = hrtimer_forward(timer, now, cfs_b->period);
3472
3473                 if (!overrun)
3474                         break;
3475
3476                 idle = do_sched_cfs_period_timer(cfs_b, overrun);
3477         }
3478
3479         return idle ? HRTIMER_NORESTART : HRTIMER_RESTART;
3480 }
3481
3482 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3483 {
3484         raw_spin_lock_init(&cfs_b->lock);
3485         cfs_b->runtime = 0;
3486         cfs_b->quota = RUNTIME_INF;
3487         cfs_b->period = ns_to_ktime(default_cfs_period());
3488
3489         INIT_LIST_HEAD(&cfs_b->throttled_cfs_rq);
3490         hrtimer_init(&cfs_b->period_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3491         cfs_b->period_timer.function = sched_cfs_period_timer;
3492         hrtimer_init(&cfs_b->slack_timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
3493         cfs_b->slack_timer.function = sched_cfs_slack_timer;
3494 }
3495
3496 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq)
3497 {
3498         cfs_rq->runtime_enabled = 0;
3499         INIT_LIST_HEAD(&cfs_rq->throttled_list);
3500 }
3501
3502 /* requires cfs_b->lock, may release to reprogram timer */
3503 void __start_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3504 {
3505         /*
3506          * The timer may be active because we're trying to set a new bandwidth
3507          * period or because we're racing with the tear-down path
3508          * (timer_active==0 becomes visible before the hrtimer call-back
3509          * terminates).  In either case we ensure that it's re-programmed
3510          */
3511         while (unlikely(hrtimer_active(&cfs_b->period_timer)) &&
3512                hrtimer_try_to_cancel(&cfs_b->period_timer) < 0) {
3513                 /* bounce the lock to allow do_sched_cfs_period_timer to run */
3514                 raw_spin_unlock(&cfs_b->lock);
3515                 cpu_relax();
3516                 raw_spin_lock(&cfs_b->lock);
3517                 /* if someone else restarted the timer then we're done */
3518                 if (cfs_b->timer_active)
3519                         return;
3520         }
3521
3522         cfs_b->timer_active = 1;
3523         start_bandwidth_timer(&cfs_b->period_timer, cfs_b->period);
3524 }
3525
3526 static void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b)
3527 {
3528         hrtimer_cancel(&cfs_b->period_timer);
3529         hrtimer_cancel(&cfs_b->slack_timer);
3530 }
3531
3532 static void __maybe_unused unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq)
3533 {
3534         struct cfs_rq *cfs_rq;
3535
3536         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
3537                 struct cfs_bandwidth *cfs_b = tg_cfs_bandwidth(cfs_rq->tg);
3538
3539                 if (!cfs_rq->runtime_enabled)
3540                         continue;
3541
3542                 /*
3543                  * clock_task is not advancing so we just need to make sure
3544                  * there's some valid quota amount
3545                  */
3546                 cfs_rq->runtime_remaining = cfs_b->quota;
3547                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3548                         unthrottle_cfs_rq(cfs_rq);
3549         }
3550 }
3551
3552 #else /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3553 static inline u64 cfs_rq_clock_task(struct cfs_rq *cfs_rq)
3554 {
3555         return rq_clock_task(rq_of(cfs_rq));
3556 }
3557
3558 static void account_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq, u64 delta_exec) {}
3559 static void check_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3560 static void check_enqueue_throttle(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3561 static __always_inline void return_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3562
3563 static inline int cfs_rq_throttled(struct cfs_rq *cfs_rq)
3564 {
3565         return 0;
3566 }
3567
3568 static inline int throttled_hierarchy(struct cfs_rq *cfs_rq)
3569 {
3570         return 0;
3571 }
3572
3573 static inline int throttled_lb_pair(struct task_group *tg,
3574                                     int src_cpu, int dest_cpu)
3575 {
3576         return 0;
3577 }
3578
3579 void init_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3580
3581 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3582 static void init_cfs_rq_runtime(struct cfs_rq *cfs_rq) {}
3583 #endif
3584
3585 static inline struct cfs_bandwidth *tg_cfs_bandwidth(struct task_group *tg)
3586 {
3587         return NULL;
3588 }
3589 static inline void destroy_cfs_bandwidth(struct cfs_bandwidth *cfs_b) {}
3590 static inline void unthrottle_offline_cfs_rqs(struct rq *rq) {}
3591
3592 #endif /* CONFIG_CFS_BANDWIDTH */
3593
3594 /**************************************************
3595  * CFS operations on tasks:
3596  */
3597
3598 #ifdef CONFIG_SCHED_HRTICK
3599 static void hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3600 {
3601         struct sched_entity *se = &p->se;
3602         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3603
3604         WARN_ON(task_rq(p) != rq);
3605
3606         if (cfs_rq->nr_running > 1) {
3607                 u64 slice = sched_slice(cfs_rq, se);
3608                 u64 ran = se->sum_exec_runtime - se->prev_sum_exec_runtime;
3609                 s64 delta = slice - ran;
3610
3611                 if (delta < 0) {
3612                         if (rq->curr == p)
3613                                 resched_task(p);
3614                         return;
3615                 }
3616
3617                 /*
3618                  * Don't schedule slices shorter than 10000ns, that just
3619                  * doesn't make sense. Rely on vruntime for fairness.
3620                  */
3621                 if (rq->curr != p)
3622                         delta = max_t(s64, 10000LL, delta);
3623
3624                 hrtick_start(rq, delta);
3625         }
3626 }
3627
3628 /*
3629  * called from enqueue/dequeue and updates the hrtick when the
3630  * current task is from our class and nr_running is low enough
3631  * to matter.
3632  */
3633 static void hrtick_update(struct rq *rq)
3634 {
3635         struct task_struct *curr = rq->curr;
3636
3637         if (!hrtick_enabled(rq) || curr->sched_class != &fair_sched_class)
3638                 return;
3639
3640         if (cfs_rq_of(&curr->se)->nr_running < sched_nr_latency)
3641                 hrtick_start_fair(rq, curr);
3642 }
3643 #else /* !CONFIG_SCHED_HRTICK */
3644 static inline void
3645 hrtick_start_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
3646 {
3647 }
3648
3649 static inline void hrtick_update(struct rq *rq)
3650 {
3651 }
3652 #endif
3653
3654 /*
3655  * The enqueue_task method is called before nr_running is
3656  * increased. Here we update the fair scheduling stats and
3657  * then put the task into the rbtree:
3658  */
3659 static void
3660 enqueue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3661 {
3662         struct cfs_rq *cfs_rq;
3663         struct sched_entity *se = &p->se;
3664
3665         for_each_sched_entity(se) {
3666                 if (se->on_rq)
3667                         break;
3668                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3669                 enqueue_entity(cfs_rq, se, flags);
3670
3671                 /*
3672                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3673                  *
3674                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3675                  * post the final h_nr_running increment below.
3676                 */
3677                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3678                         break;
3679                 cfs_rq->h_nr_running++;
3680
3681                 flags = ENQUEUE_WAKEUP;
3682         }
3683
3684         for_each_sched_entity(se) {
3685                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3686                 cfs_rq->h_nr_running++;
3687
3688                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3689                         break;
3690
3691                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3692                 update_entity_load_avg(se, 1);
3693         }
3694
3695         if (!se) {
3696                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
3697                 inc_nr_running(rq);
3698         }
3699         hrtick_update(rq);
3700 }
3701
3702 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se);
3703
3704 /*
3705  * The dequeue_task method is called before nr_running is
3706  * decreased. We remove the task from the rbtree and
3707  * update the fair scheduling stats:
3708  */
3709 static void dequeue_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int flags)
3710 {
3711         struct cfs_rq *cfs_rq;
3712         struct sched_entity *se = &p->se;
3713         int task_sleep = flags & DEQUEUE_SLEEP;
3714
3715         for_each_sched_entity(se) {
3716                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3717                 dequeue_entity(cfs_rq, se, flags);
3718
3719                 /*
3720                  * end evaluation on encountering a throttled cfs_rq
3721                  *
3722                  * note: in the case of encountering a throttled cfs_rq we will
3723                  * post the final h_nr_running decrement below.
3724                 */
3725                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3726                         break;
3727                 cfs_rq->h_nr_running--;
3728
3729                 /* Don't dequeue parent if it has other entities besides us */
3730                 if (cfs_rq->load.weight) {
3731                         /*
3732                          * Bias pick_next to pick a task from this cfs_rq, as
3733                          * p is sleeping when it is within its sched_slice.
3734                          */
3735                         if (task_sleep && parent_entity(se))
3736                                 set_next_buddy(parent_entity(se));
3737
3738                         /* avoid re-evaluating load for this entity */
3739                         se = parent_entity(se);
3740                         break;
3741                 }
3742                 flags |= DEQUEUE_SLEEP;
3743         }
3744
3745         for_each_sched_entity(se) {
3746                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3747                 cfs_rq->h_nr_running--;
3748
3749                 if (cfs_rq_throttled(cfs_rq))
3750                         break;
3751
3752                 update_cfs_shares(cfs_rq);
3753                 update_entity_load_avg(se, 1);
3754         }
3755
3756         if (!se) {
3757                 dec_nr_running(rq);
3758                 update_rq_runnable_avg(rq, 1);
3759         }
3760         hrtick_update(rq);
3761 }
3762
3763 #ifdef CONFIG_SMP
3764 /* Used instead of source_load when we know the type == 0 */
3765 static unsigned long weighted_cpuload(const int cpu)
3766 {
3767         return cpu_rq(cpu)->cfs.runnable_load_avg;
3768 }
3769
3770 /*
3771  * Return a low guess at the load of a migration-source cpu weighted
3772  * according to the scheduling class and "nice" value.
3773  *
3774  * We want to under-estimate the load of migration sources, to
3775  * balance conservatively.
3776  */
3777 static unsigned long source_load(int cpu, int type)
3778 {
3779         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3780         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
3781
3782         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
3783                 return total;
3784
3785         return min(rq->cpu_load[type-1], total);
3786 }
3787
3788 /*
3789  * Return a high guess at the load of a migration-target cpu weighted
3790  * according to the scheduling class and "nice" value.
3791  */
3792 static unsigned long target_load(int cpu, int type)
3793 {
3794         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3795         unsigned long total = weighted_cpuload(cpu);
3796
3797         if (type == 0 || !sched_feat(LB_BIAS))
3798                 return total;
3799
3800         return max(rq->cpu_load[type-1], total);
3801 }
3802
3803 static unsigned long power_of(int cpu)
3804 {
3805         return cpu_rq(cpu)->cpu_power;
3806 }
3807
3808 static unsigned long cpu_avg_load_per_task(int cpu)
3809 {
3810         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
3811         unsigned long nr_running = ACCESS_ONCE(rq->nr_running);
3812         unsigned long load_avg = rq->cfs.runnable_load_avg;
3813
3814         if (nr_running)
3815                 return load_avg / nr_running;
3816
3817         return 0;
3818 }
3819
3820 static void record_wakee(struct task_struct *p)
3821 {
3822         /*
3823          * Rough decay (wiping) for cost saving, don't worry
3824          * about the boundary, really active task won't care
3825          * about the loss.
3826          */
3827         if (jiffies > current->wakee_flip_decay_ts + HZ) {
3828                 current->wakee_flips = 0;
3829                 current->wakee_flip_decay_ts = jiffies;
3830         }
3831
3832         if (current->last_wakee != p) {
3833                 current->last_wakee = p;
3834                 current->wakee_flips++;
3835         }
3836 }
3837
3838 static void task_waking_fair(struct task_struct *p)
3839 {
3840         struct sched_entity *se = &p->se;
3841         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
3842         u64 min_vruntime;
3843
3844 #ifndef CONFIG_64BIT
3845         u64 min_vruntime_copy;
3846
3847         do {
3848                 min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime_copy;
3849                 smp_rmb();
3850                 min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3851         } while (min_vruntime != min_vruntime_copy);
3852 #else
3853         min_vruntime = cfs_rq->min_vruntime;
3854 #endif
3855
3856         se->vruntime -= min_vruntime;
3857         record_wakee(p);
3858 }
3859
3860 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
3861 /*
3862  * effective_load() calculates the load change as seen from the root_task_group
3863  *
3864  * Adding load to a group doesn't make a group heavier, but can cause movement
3865  * of group shares between cpus. Assuming the shares were perfectly aligned one
3866  * can calculate the shift in shares.
3867  *
3868  * Calculate the effective load difference if @wl is added (subtracted) to @tg
3869  * on this @cpu and results in a total addition (subtraction) of @wg to the
3870  * total group weight.
3871  *
3872  * Given a runqueue weight distribution (rw_i) we can compute a shares
3873  * distribution (s_i) using:
3874  *
3875  *   s_i = rw_i / \Sum rw_j                                             (1)
3876  *
3877  * Suppose we have 4 CPUs and our @tg is a direct child of the root group and
3878  * has 7 equal weight tasks, distributed as below (rw_i), with the resulting
3879  * shares distribution (s_i):
3880  *
3881  *   rw_i = {   2,   4,   1,   0 }
3882  *   s_i  = { 2/7, 4/7, 1/7,   0 }
3883  *
3884  * As per wake_affine() we're interested in the load of two CPUs (the CPU the
3885  * task used to run on and the CPU the waker is running on), we need to
3886  * compute the effect of waking a task on either CPU and, in case of a sync
3887  * wakeup, compute the effect of the current task going to sleep.
3888  *
3889  * So for a change of @wl to the local @cpu with an overall group weight change
3890  * of @wl we can compute the new shares distribution (s'_i) using:
3891  *
3892  *   s'_i = (rw_i + @wl) / (@wg + \Sum rw_j)                            (2)
3893  *
3894  * Suppose we're interested in CPUs 0 and 1, and want to compute the load
3895  * differences in waking a task to CPU 0. The additional task changes the
3896  * weight and shares distributions like:
3897  *
3898  *   rw'_i = {   3,   4,   1,   0 }
3899  *   s'_i  = { 3/8, 4/8, 1/8,   0 }
3900  *
3901  * We can then compute the difference in effective weight by using:
3902  *
3903  *   dw_i = S * (s'_i - s_i)                                            (3)
3904  *
3905  * Where 'S' is the group weight as seen by its parent.
3906  *
3907  * Therefore the effective change in loads on CPU 0 would be 5/56 (3/8 - 2/7)
3908  * times the weight of the group. The effect on CPU 1 would be -4/56 (4/8 -
3909  * 4/7) times the weight of the group.
3910  */
3911 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
3912 {
3913         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
3914
3915         if (!tg->parent)        /* the trivial, non-cgroup case */
3916                 return wl;
3917
3918         for_each_sched_entity(se) {
3919                 long w, W;
3920
3921                 tg = se->my_q->tg;
3922
3923                 /*
3924                  * W = @wg + \Sum rw_j
3925                  */
3926                 W = wg + calc_tg_weight(tg, se->my_q);
3927
3928                 /*
3929                  * w = rw_i + @wl
3930                  */
3931                 w = se->my_q->load.weight + wl;
3932
3933                 /*
3934                  * wl = S * s'_i; see (2)
3935                  */
3936                 if (W > 0 && w < W)
3937                         wl = (w * tg->shares) / W;
3938                 else
3939                         wl = tg->shares;
3940
3941                 /*
3942                  * Per the above, wl is the new se->load.weight value; since
3943                  * those are clipped to [MIN_SHARES, ...) do so now. See
3944                  * calc_cfs_shares().
3945                  */
3946                 if (wl < MIN_SHARES)
3947                         wl = MIN_SHARES;
3948
3949                 /*
3950                  * wl = dw_i = S * (s'_i - s_i); see (3)
3951                  */
3952                 wl -= se->load.weight;
3953
3954                 /*
3955                  * Recursively apply this logic to all parent groups to compute
3956                  * the final effective load change on the root group. Since
3957                  * only the @tg group gets extra weight, all parent groups can
3958                  * only redistribute existing shares. @wl is the shift in shares
3959                  * resulting from this level per the above.
3960                  */
3961                 wg = 0;
3962         }
3963
3964         return wl;
3965 }
3966 #else
3967
3968 static long effective_load(struct task_group *tg, int cpu, long wl, long wg)
3969 {
3970         return wl;
3971 }
3972
3973 #endif
3974
3975 static int wake_wide(struct task_struct *p)
3976 {
3977         int factor = this_cpu_read(sd_llc_size);
3978
3979         /*
3980          * Yeah, it's the switching-frequency, could means many wakee or
3981          * rapidly switch, use factor here will just help to automatically
3982          * adjust the loose-degree, so bigger node will lead to more pull.
3983          */
3984         if (p->wakee_flips > factor) {
3985                 /*
3986                  * wakee is somewhat hot, it needs certain amount of cpu
3987                  * resource, so if waker is far more hot, prefer to leave
3988                  * it alone.
3989                  */
3990                 if (current->wakee_flips > (factor * p->wakee_flips))
3991                         return 1;
3992         }
3993
3994         return 0;
3995 }
3996
3997 static int wake_affine(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p, int sync)
3998 {
3999         s64 this_load, load;
4000         int idx, this_cpu, prev_cpu;
4001         unsigned long tl_per_task;
4002         struct task_group *tg;
4003         unsigned long weight;
4004         int balanced;
4005
4006         /*
4007          * If we wake multiple tasks be careful to not bounce
4008          * ourselves around too much.
4009          */
4010         if (wake_wide(p))
4011                 return 0;
4012
4013         idx       = sd->wake_idx;
4014         this_cpu  = smp_processor_id();
4015         prev_cpu  = task_cpu(p);
4016         load      = source_load(prev_cpu, idx);
4017         this_load = target_load(this_cpu, idx);
4018
4019         /*
4020          * If sync wakeup then subtract the (maximum possible)
4021          * effect of the currently running task from the load
4022          * of the current CPU:
4023          */
4024         if (sync) {
4025                 tg = task_group(current);
4026                 weight = current->se.load.weight;
4027
4028                 this_load += effective_load(tg, this_cpu, -weight, -weight);
4029                 load += effective_load(tg, prev_cpu, 0, -weight);
4030         }
4031
4032         tg = task_group(p);
4033         weight = p->se.load.weight;
4034
4035         /*
4036          * In low-load situations, where prev_cpu is idle and this_cpu is idle
4037          * due to the sync cause above having dropped this_load to 0, we'll
4038          * always have an imbalance, but there's really nothing you can do
4039          * about that, so that's good too.
4040          *
4041          * Otherwise check if either cpus are near enough in load to allow this
4042          * task to be woken on this_cpu.
4043          */
4044         if (this_load > 0) {
4045                 s64 this_eff_load, prev_eff_load;
4046
4047                 this_eff_load = 100;
4048                 this_eff_load *= power_of(prev_cpu);
4049                 this_eff_load *= this_load +
4050                         effective_load(tg, this_cpu, weight, weight);
4051
4052                 prev_eff_load = 100 + (sd->imbalance_pct - 100) / 2;
4053                 prev_eff_load *= power_of(this_cpu);
4054                 prev_eff_load *= load + effective_load(tg, prev_cpu, 0, weight);
4055
4056                 balanced = this_eff_load <= prev_eff_load;
4057         } else
4058                 balanced = true;
4059
4060         /*
4061          * If the currently running task will sleep within
4062          * a reasonable amount of time then attract this newly
4063          * woken task:
4064          */
4065         if (sync && balanced)
4066                 return 1;
4067
4068         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine_attempts);
4069         tl_per_task = cpu_avg_load_per_task(this_cpu);
4070
4071         if (balanced ||
4072             (this_load <= load &&
4073              this_load + target_load(prev_cpu, idx) <= tl_per_task)) {
4074                 /*
4075                  * This domain has SD_WAKE_AFFINE and
4076                  * p is cache cold in this domain, and
4077                  * there is no bad imbalance.
4078                  */
4079                 schedstat_inc(sd, ttwu_move_affine);
4080                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_wakeups_affine);
4081
4082                 return 1;
4083         }
4084         return 0;
4085 }
4086
4087 /*
4088  * find_idlest_group finds and returns the least busy CPU group within the
4089  * domain.
4090  */
4091 static struct sched_group *
4092 find_idlest_group(struct sched_domain *sd, struct task_struct *p,
4093                   int this_cpu, int sd_flag)
4094 {
4095         struct sched_group *idlest = NULL, *group = sd->groups;
4096         unsigned long min_load = ULONG_MAX, this_load = 0;
4097         int load_idx = sd->forkexec_idx;
4098         int imbalance = 100 + (sd->imbalance_pct-100)/2;
4099
4100         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE)
4101                 load_idx = sd->wake_idx;
4102
4103         do {
4104                 unsigned long load, avg_load;
4105                 int local_group;
4106                 int i;
4107
4108                 /* Skip over this group if it has no CPUs allowed */
4109                 if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(group),
4110                                         tsk_cpus_allowed(p)))
4111                         continue;
4112
4113                 local_group = cpumask_test_cpu(this_cpu,
4114                                                sched_group_cpus(group));
4115
4116                 /* Tally up the load of all CPUs in the group */
4117                 avg_load = 0;
4118
4119                 for_each_cpu(i, sched_group_cpus(group)) {
4120                         /* Bias balancing toward cpus of our domain */
4121                         if (local_group)
4122                                 load = source_load(i, load_idx);
4123                         else
4124                                 load = target_load(i, load_idx);
4125
4126                         avg_load += load;
4127                 }
4128
4129                 /* Adjust by relative CPU power of the group */
4130                 avg_load = (avg_load * SCHED_POWER_SCALE) / group->sgp->power;
4131
4132                 if (local_group) {
4133                         this_load = avg_load;
4134                 } else if (avg_load < min_load) {
4135                         min_load = avg_load;
4136                         idlest = group;
4137                 }
4138         } while (group = group->next, group != sd->groups);
4139
4140         if (!idlest || 100*this_load < imbalance*min_load)
4141                 return NULL;
4142         return idlest;
4143 }
4144
4145 /*
4146  * find_idlest_cpu - find the idlest cpu among the cpus in group.
4147  */
4148 static int
4149 find_idlest_cpu(struct sched_group *group, struct task_struct *p, int this_cpu)
4150 {
4151         unsigned long load, min_load = ULONG_MAX;
4152         int idlest = -1;
4153         int i;
4154
4155         /* Traverse only the allowed CPUs */
4156         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), tsk_cpus_allowed(p)) {
4157                 load = weighted_cpuload(i);
4158
4159                 if (load < min_load || (load == min_load && i == this_cpu)) {
4160                         min_load = load;
4161                         idlest = i;
4162                 }
4163         }
4164
4165         return idlest;
4166 }
4167
4168 /*
4169  * Try and locate an idle CPU in the sched_domain.
4170  */
4171 static int select_idle_sibling(struct task_struct *p, int target)
4172 {
4173         struct sched_domain *sd;
4174         struct sched_group *sg;
4175         int i = task_cpu(p);
4176
4177         if (idle_cpu(target))
4178                 return target;
4179
4180         /*
4181          * If the prevous cpu is cache affine and idle, don't be stupid.
4182          */
4183         if (i != target && cpus_share_cache(i, target) && idle_cpu(i))
4184                 return i;
4185
4186         /*
4187          * Otherwise, iterate the domains and find an elegible idle cpu.
4188          */
4189         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_llc, target));
4190         for_each_lower_domain(sd) {
4191                 sg = sd->groups;
4192                 do {
4193                         if (!cpumask_intersects(sched_group_cpus(sg),
4194                                                 tsk_cpus_allowed(p)))
4195                                 goto next;
4196
4197                         for_each_cpu(i, sched_group_cpus(sg)) {
4198                                 if (i == target || !idle_cpu(i))
4199                                         goto next;
4200                         }
4201
4202                         target = cpumask_first_and(sched_group_cpus(sg),
4203                                         tsk_cpus_allowed(p));
4204                         goto done;
4205 next:
4206                         sg = sg->next;
4207                 } while (sg != sd->groups);
4208         }
4209 done:
4210         return target;
4211 }
4212
4213 /*
4214  * sched_balance_self: balance the current task (running on cpu) in domains
4215  * that have the 'flag' flag set. In practice, this is SD_BALANCE_FORK and
4216  * SD_BALANCE_EXEC.
4217  *
4218  * Balance, ie. select the least loaded group.
4219  *
4220  * Returns the target CPU number, or the same CPU if no balancing is needed.
4221  *
4222  * preempt must be disabled.
4223  */
4224 static int
4225 select_task_rq_fair(struct task_struct *p, int prev_cpu, int sd_flag, int wake_flags)
4226 {
4227         struct sched_domain *tmp, *affine_sd = NULL, *sd = NULL;
4228         int cpu = smp_processor_id();
4229         int new_cpu = cpu;
4230         int want_affine = 0;
4231         int sync = wake_flags & WF_SYNC;
4232
4233         if (p->nr_cpus_allowed == 1)
4234                 return prev_cpu;
4235
4236         if (sd_flag & SD_BALANCE_WAKE) {
4237                 if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p)))
4238                         want_affine = 1;
4239                 new_cpu = prev_cpu;
4240         }
4241
4242         rcu_read_lock();
4243         for_each_domain(cpu, tmp) {
4244                 if (!(tmp->flags & SD_LOAD_BALANCE))
4245                         continue;
4246
4247                 /*
4248                  * If both cpu and prev_cpu are part of this domain,
4249                  * cpu is a valid SD_WAKE_AFFINE target.
4250                  */
4251                 if (want_affine && (tmp->flags & SD_WAKE_AFFINE) &&
4252                     cpumask_test_cpu(prev_cpu, sched_domain_span(tmp))) {
4253                         affine_sd = tmp;
4254                         break;
4255                 }
4256
4257                 if (tmp->flags & sd_flag)
4258                         sd = tmp;
4259         }
4260
4261         if (affine_sd) {
4262                 if (cpu != prev_cpu && wake_affine(affine_sd, p, sync))
4263                         prev_cpu = cpu;
4264
4265                 new_cpu = select_idle_sibling(p, prev_cpu);
4266                 goto unlock;
4267         }
4268
4269         while (sd) {
4270                 struct sched_group *group;
4271                 int weight;
4272
4273                 if (!(sd->flags & sd_flag)) {
4274                         sd = sd->child;
4275                         continue;
4276                 }
4277
4278                 group = find_idlest_group(sd, p, cpu, sd_flag);
4279                 if (!group) {
4280                         sd = sd->child;
4281                         continue;
4282                 }
4283
4284                 new_cpu = find_idlest_cpu(group, p, cpu);
4285                 if (new_cpu == -1 || new_cpu == cpu) {
4286                         /* Now try balancing at a lower domain level of cpu */
4287                         sd = sd->child;
4288                         continue;
4289                 }
4290
4291                 /* Now try balancing at a lower domain level of new_cpu */
4292                 cpu = new_cpu;
4293                 weight = sd->span_weight;
4294                 sd = NULL;
4295                 for_each_domain(cpu, tmp) {
4296                         if (weight <= tmp->span_weight)
4297                                 break;
4298                         if (tmp->flags & sd_flag)
4299                                 sd = tmp;
4300                 }
4301                 /* while loop will break here if sd == NULL */
4302         }
4303 unlock:
4304         rcu_read_unlock();
4305
4306         return new_cpu;
4307 }
4308
4309 /*
4310  * Called immediately before a task is migrated to a new cpu; task_cpu(p) and
4311  * cfs_rq_of(p) references at time of call are still valid and identify the
4312  * previous cpu.  However, the caller only guarantees p->pi_lock is held; no
4313  * other assumptions, including the state of rq->lock, should be made.
4314  */
4315 static void
4316 migrate_task_rq_fair(struct task_struct *p, int next_cpu)
4317 {
4318         struct sched_entity *se = &p->se;
4319         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4320
4321         /*
4322          * Load tracking: accumulate removed load so that it can be processed
4323          * when we next update owning cfs_rq under rq->lock.  Tasks contribute
4324          * to blocked load iff they have a positive decay-count.  It can never
4325          * be negative here since on-rq tasks have decay-count == 0.
4326          */
4327         if (se->avg.decay_count) {
4328                 se->avg.decay_count = -__synchronize_entity_decay(se);
4329                 atomic_long_add(se->avg.load_avg_contrib,
4330                                                 &cfs_rq->removed_load);
4331         }
4332 }
4333 #endif /* CONFIG_SMP */
4334
4335 static unsigned long
4336 wakeup_gran(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4337 {
4338         unsigned long gran = sysctl_sched_wakeup_granularity;
4339
4340         /*
4341          * Since its curr running now, convert the gran from real-time
4342          * to virtual-time in his units.
4343          *
4344          * By using 'se' instead of 'curr' we penalize light tasks, so
4345          * they get preempted easier. That is, if 'se' < 'curr' then
4346          * the resulting gran will be larger, therefore penalizing the
4347          * lighter, if otoh 'se' > 'curr' then the resulting gran will
4348          * be smaller, again penalizing the lighter task.
4349          *
4350          * This is especially important for buddies when the leftmost
4351          * task is higher priority than the buddy.
4352          */
4353         return calc_delta_fair(gran, se);
4354 }
4355
4356 /*
4357  * Should 'se' preempt 'curr'.
4358  *
4359  *             |s1
4360  *        |s2
4361  *   |s3
4362  *         g
4363  *      |<--->|c
4364  *
4365  *  w(c, s1) = -1
4366  *  w(c, s2) =  0
4367  *  w(c, s3) =  1
4368  *
4369  */
4370 static int
4371 wakeup_preempt_entity(struct sched_entity *curr, struct sched_entity *se)
4372 {
4373         s64 gran, vdiff = curr->vruntime - se->vruntime;
4374
4375         if (vdiff <= 0)
4376                 return -1;
4377
4378         gran = wakeup_gran(curr, se);
4379         if (vdiff > gran)
4380                 return 1;
4381
4382         return 0;
4383 }
4384
4385 static void set_last_buddy(struct sched_entity *se)
4386 {
4387         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4388                 return;
4389
4390         for_each_sched_entity(se)
4391                 cfs_rq_of(se)->last = se;
4392 }
4393
4394 static void set_next_buddy(struct sched_entity *se)
4395 {
4396         if (entity_is_task(se) && unlikely(task_of(se)->policy == SCHED_IDLE))
4397                 return;
4398
4399         for_each_sched_entity(se)
4400                 cfs_rq_of(se)->next = se;
4401 }
4402
4403 static void set_skip_buddy(struct sched_entity *se)
4404 {
4405         for_each_sched_entity(se)
4406                 cfs_rq_of(se)->skip = se;
4407 }
4408
4409 /*
4410  * Preempt the current task with a newly woken task if needed:
4411  */
4412 static void check_preempt_wakeup(struct rq *rq, struct task_struct *p, int wake_flags)
4413 {
4414         struct task_struct *curr = rq->curr;
4415         struct sched_entity *se = &curr->se, *pse = &p->se;
4416         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4417         int scale = cfs_rq->nr_running >= sched_nr_latency;
4418         int next_buddy_marked = 0;
4419
4420         if (unlikely(se == pse))
4421                 return;
4422
4423         /*
4424          * This is possible from callers such as move_task(), in which we
4425          * unconditionally check_prempt_curr() after an enqueue (which may have
4426          * lead to a throttle).  This both saves work and prevents false
4427          * next-buddy nomination below.
4428          */
4429         if (unlikely(throttled_hierarchy(cfs_rq_of(pse))))
4430                 return;
4431
4432         if (sched_feat(NEXT_BUDDY) && scale && !(wake_flags & WF_FORK)) {
4433                 set_next_buddy(pse);
4434                 next_buddy_marked = 1;
4435         }
4436
4437         /*
4438          * We can come here with TIF_NEED_RESCHED already set from new task
4439          * wake up path.
4440          *
4441          * Note: this also catches the edge-case of curr being in a throttled
4442          * group (e.g. via set_curr_task), since update_curr() (in the
4443          * enqueue of curr) will have resulted in resched being set.  This
4444          * prevents us from potentially nominating it as a false LAST_BUDDY
4445          * below.
4446          */
4447         if (test_tsk_need_resched(curr))
4448                 return;
4449
4450         /* Idle tasks are by definition preempted by non-idle tasks. */
4451         if (unlikely(curr->policy == SCHED_IDLE) &&
4452             likely(p->policy != SCHED_IDLE))
4453                 goto preempt;
4454
4455         /*
4456          * Batch and idle tasks do not preempt non-idle tasks (their preemption
4457          * is driven by the tick):
4458          */
4459         if (unlikely(p->policy != SCHED_NORMAL) || !sched_feat(WAKEUP_PREEMPTION))
4460                 return;
4461
4462         find_matching_se(&se, &pse);
4463         update_curr(cfs_rq_of(se));
4464         BUG_ON(!pse);
4465         if (wakeup_preempt_entity(se, pse) == 1) {
4466                 /*
4467                  * Bias pick_next to pick the sched entity that is
4468                  * triggering this preemption.
4469                  */
4470                 if (!next_buddy_marked)
4471                         set_next_buddy(pse);
4472                 goto preempt;
4473         }
4474
4475         return;
4476
4477 preempt:
4478         resched_task(curr);
4479         /*
4480          * Only set the backward buddy when the current task is still
4481          * on the rq. This can happen when a wakeup gets interleaved
4482          * with schedule on the ->pre_schedule() or idle_balance()
4483          * point, either of which can * drop the rq lock.
4484          *
4485          * Also, during early boot the idle thread is in the fair class,
4486          * for obvious reasons its a bad idea to schedule back to it.
4487          */
4488         if (unlikely(!se->on_rq || curr == rq->idle))
4489                 return;
4490
4491         if (sched_feat(LAST_BUDDY) && scale && entity_is_task(se))
4492                 set_last_buddy(se);
4493 }
4494
4495 static struct task_struct *pick_next_task_fair(struct rq *rq)
4496 {
4497         struct task_struct *p;
4498         struct cfs_rq *cfs_rq = &rq->cfs;
4499         struct sched_entity *se;
4500
4501         if (!cfs_rq->nr_running)
4502                 return NULL;
4503
4504         do {
4505                 se = pick_next_entity(cfs_rq);
4506                 set_next_entity(cfs_rq, se);
4507                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
4508         } while (cfs_rq);
4509
4510         p = task_of(se);
4511         if (hrtick_enabled(rq))
4512                 hrtick_start_fair(rq, p);
4513
4514         return p;
4515 }
4516
4517 /*
4518  * Account for a descheduled task:
4519  */
4520 static void put_prev_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *prev)
4521 {
4522         struct sched_entity *se = &prev->se;
4523         struct cfs_rq *cfs_rq;
4524
4525         for_each_sched_entity(se) {
4526                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
4527                 put_prev_entity(cfs_rq, se);
4528         }
4529 }
4530
4531 /*
4532  * sched_yield() is very simple
4533  *
4534  * The magic of dealing with the ->skip buddy is in pick_next_entity.
4535  */
4536 static void yield_task_fair(struct rq *rq)
4537 {
4538         struct task_struct *curr = rq->curr;
4539         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(curr);
4540         struct sched_entity *se = &curr->se;
4541
4542         /*
4543          * Are we the only task in the tree?
4544          */
4545         if (unlikely(rq->nr_running == 1))
4546                 return;
4547
4548         clear_buddies(cfs_rq, se);
4549
4550         if (curr->policy != SCHED_BATCH) {
4551                 update_rq_clock(rq);
4552                 /*
4553                  * Update run-time statistics of the 'current'.
4554                  */
4555                 update_curr(cfs_rq);
4556                 /*
4557                  * Tell update_rq_clock() that we've just updated,
4558                  * so we don't do microscopic update in schedule()
4559                  * and double the fastpath cost.
4560                  */
4561                  rq->skip_clock_update = 1;
4562         }
4563
4564         set_skip_buddy(se);
4565 }
4566
4567 static bool yield_to_task_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, bool preempt)
4568 {
4569         struct sched_entity *se = &p->se;
4570
4571         /* throttled hierarchies are not runnable */
4572         if (!se->on_rq || throttled_hierarchy(cfs_rq_of(se)))
4573                 return false;
4574
4575         /* Tell the scheduler that we'd really like pse to run next. */
4576         set_next_buddy(se);
4577
4578         yield_task_fair(rq);
4579
4580         return true;
4581 }
4582
4583 #ifdef CONFIG_SMP
4584 /**************************************************
4585  * Fair scheduling class load-balancing methods.
4586  *
4587  * BASICS
4588  *
4589  * The purpose of load-balancing is to achieve the same basic fairness the
4590  * per-cpu scheduler provides, namely provide a proportional amount of compute
4591  * time to each task. This is expressed in the following equation:
4592  *
4593  *   W_i,n/P_i == W_j,n/P_j for all i,j                               (1)
4594  *
4595  * Where W_i,n is the n-th weight average for cpu i. The instantaneous weight
4596  * W_i,0 is defined as:
4597  *
4598  *   W_i,0 = \Sum_j w_i,j                                             (2)
4599  *
4600  * Where w_i,j is the weight of the j-th runnable task on cpu i. This weight
4601  * is derived from the nice value as per prio_to_weight[].
4602  *
4603  * The weight average is an exponential decay average of the instantaneous
4604  * weight:
4605  *
4606  *   W'_i,n = (2^n - 1) / 2^n * W_i,n + 1 / 2^n * W_i,0               (3)
4607  *
4608  * P_i is the cpu power (or compute capacity) of cpu i, typically it is the
4609  * fraction of 'recent' time available for SCHED_OTHER task execution. But it
4610  * can also include other factors [XXX].
4611  *
4612  * To achieve this balance we define a measure of imbalance which follows
4613  * directly from (1):
4614  *
4615  *   imb_i,j = max{ avg(W/P), W_i/P_i } - min{ avg(W/P), W_j/P_j }    (4)
4616  *
4617  * We them move tasks around to minimize the imbalance. In the continuous
4618  * function space it is obvious this converges, in the discrete case we get
4619  * a few fun cases generally called infeasible weight scenarios.
4620  *
4621  * [XXX expand on:
4622  *     - infeasible weights;
4623  *     - local vs global optima in the discrete case. ]
4624  *
4625  *
4626  * SCHED DOMAINS
4627  *
4628  * In order to solve the imbalance equation (4), and avoid the obvious O(n^2)
4629  * for all i,j solution, we create a tree of cpus that follows the hardware
4630  * topology where each level pairs two lower groups (or better). This results
4631  * in O(log n) layers. Furthermore we reduce the number of cpus going up the
4632  * tree to only the first of the previous level and we decrease the frequency
4633  * of load-balance at each level inv. proportional to the number of cpus in
4634  * the groups.
4635  *
4636  * This yields:
4637  *
4638  *     log_2 n     1     n
4639  *   \Sum       { --- * --- * 2^i } = O(n)                            (5)
4640  *     i = 0      2^i   2^i
4641  *                               `- size of each group
4642  *         |         |     `- number of cpus doing load-balance
4643  *         |         `- freq
4644  *         `- sum over all levels
4645  *
4646  * Coupled with a limit on how many tasks we can migrate every balance pass,
4647  * this makes (5) the runtime complexity of the balancer.
4648  *
4649  * An important property here is that each CPU is still (indirectly) connected
4650  * to every other cpu in at most O(log n) steps:
4651  *
4652  * The adjacency matrix of the resulting graph is given by:
4653  *
4654  *             log_2 n     
4655  *   A_i,j = \Union     (i % 2^k == 0) && i / 2^(k+1) == j / 2^(k+1)  (6)
4656  *             k = 0
4657  *
4658  * And you'll find that:
4659  *
4660  *   A^(log_2 n)_i,j != 0  for all i,j                                (7)
4661  *
4662  * Showing there's indeed a path between every cpu in at most O(log n) steps.
4663  * The task movement gives a factor of O(m), giving a convergence complexity
4664  * of:
4665  *
4666  *   O(nm log n),  n := nr_cpus, m := nr_tasks                        (8)
4667  *
4668  *
4669  * WORK CONSERVING
4670  *
4671  * In order to avoid CPUs going idle while there's still work to do, new idle
4672  * balancing is more aggressive and has the newly idle cpu iterate up the domain
4673  * tree itself instead of relying on other CPUs to bring it work.
4674  *
4675  * This adds some complexity to both (5) and (8) but it reduces the total idle
4676  * time.
4677  *
4678  * [XXX more?]
4679  *
4680  *
4681  * CGROUPS
4682  *
4683  * Cgroups make a horror show out of (2), instead of a simple sum we get:
4684  *
4685  *                                s_k,i
4686  *   W_i,0 = \Sum_j \Prod_k w_k * -----                               (9)
4687  *                                 S_k
4688  *
4689  * Where
4690  *
4691  *   s_k,i = \Sum_j w_i,j,k  and  S_k = \Sum_i s_k,i                 (10)
4692  *
4693  * w_i,j,k is the weight of the j-th runnable task in the k-th cgroup on cpu i.
4694  *
4695  * The big problem is S_k, its a global sum needed to compute a local (W_i)
4696  * property.
4697  *
4698  * [XXX write more on how we solve this.. _after_ merging pjt's patches that
4699  *      rewrite all of this once again.]
4700  */ 
4701
4702 static unsigned long __read_mostly max_load_balance_interval = HZ/10;
4703
4704 enum fbq_type { regular, remote, all };
4705
4706 #define LBF_ALL_PINNED  0x01
4707 #define LBF_NEED_BREAK  0x02
4708 #define LBF_DST_PINNED  0x04
4709 #define LBF_SOME_PINNED 0x08
4710
4711 struct lb_env {
4712         struct sched_domain     *sd;
4713
4714         struct rq               *src_rq;
4715         int                     src_cpu;
4716
4717         int                     dst_cpu;
4718         struct rq               *dst_rq;
4719
4720         struct cpumask          *dst_grpmask;
4721         int                     new_dst_cpu;
4722         enum cpu_idle_type      idle;
4723         long                    imbalance;
4724         /* The set of CPUs under consideration for load-balancing */
4725         struct cpumask          *cpus;
4726
4727         unsigned int            flags;
4728
4729         unsigned int            loop;
4730         unsigned int            loop_break;
4731         unsigned int            loop_max;
4732
4733         enum fbq_type           fbq_type;
4734 };
4735
4736 /*
4737  * move_task - move a task from one runqueue to another runqueue.
4738  * Both runqueues must be locked.
4739  */
4740 static void move_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4741 {
4742         deactivate_task(env->src_rq, p, 0);
4743         set_task_cpu(p, env->dst_cpu);
4744         activate_task(env->dst_rq, p, 0);
4745         check_preempt_curr(env->dst_rq, p, 0);
4746 }
4747
4748 /*
4749  * Is this task likely cache-hot:
4750  */
4751 static int
4752 task_hot(struct task_struct *p, u64 now, struct sched_domain *sd)
4753 {
4754         s64 delta;
4755
4756         if (p->sched_class != &fair_sched_class)
4757                 return 0;
4758
4759         if (unlikely(p->policy == SCHED_IDLE))
4760                 return 0;
4761
4762         /*
4763          * Buddy candidates are cache hot:
4764          */
4765         if (sched_feat(CACHE_HOT_BUDDY) && this_rq()->nr_running &&
4766                         (&p->se == cfs_rq_of(&p->se)->next ||
4767                          &p->se == cfs_rq_of(&p->se)->last))
4768                 return 1;
4769
4770         if (sysctl_sched_migration_cost == -1)
4771                 return 1;
4772         if (sysctl_sched_migration_cost == 0)
4773                 return 0;
4774
4775         delta = now - p->se.exec_start;
4776
4777         return delta < (s64)sysctl_sched_migration_cost;
4778 }
4779
4780 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
4781 /* Returns true if the destination node has incurred more faults */
4782 static bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4783 {
4784         int src_nid, dst_nid;
4785
4786         if (!sched_feat(NUMA_FAVOUR_HIGHER) || !p->numa_faults ||
4787             !(env->sd->flags & SD_NUMA)) {
4788                 return false;
4789         }
4790
4791         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
4792         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
4793
4794         if (src_nid == dst_nid)
4795                 return false;
4796
4797         /* Always encourage migration to the preferred node. */
4798         if (dst_nid == p->numa_preferred_nid)
4799                 return true;
4800
4801         /* If both task and group weight improve, this move is a winner. */
4802         if (task_weight(p, dst_nid) > task_weight(p, src_nid) &&
4803             group_weight(p, dst_nid) > group_weight(p, src_nid))
4804                 return true;
4805
4806         return false;
4807 }
4808
4809
4810 static bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4811 {
4812         int src_nid, dst_nid;
4813
4814         if (!sched_feat(NUMA) || !sched_feat(NUMA_RESIST_LOWER))
4815                 return false;
4816
4817         if (!p->numa_faults || !(env->sd->flags & SD_NUMA))
4818                 return false;
4819
4820         src_nid = cpu_to_node(env->src_cpu);
4821         dst_nid = cpu_to_node(env->dst_cpu);
4822
4823         if (src_nid == dst_nid)
4824                 return false;
4825
4826         /* Migrating away from the preferred node is always bad. */
4827         if (src_nid == p->numa_preferred_nid)
4828                 return true;
4829
4830         /* If either task or group weight get worse, don't do it. */
4831         if (task_weight(p, dst_nid) < task_weight(p, src_nid) ||
4832             group_weight(p, dst_nid) < group_weight(p, src_nid))
4833                 return true;
4834
4835         return false;
4836 }
4837
4838 #else
4839 static inline bool migrate_improves_locality(struct task_struct *p,
4840                                              struct lb_env *env)
4841 {
4842         return false;
4843 }
4844
4845 static inline bool migrate_degrades_locality(struct task_struct *p,
4846                                              struct lb_env *env)
4847 {
4848         return false;
4849 }
4850 #endif
4851
4852 /*
4853  * can_migrate_task - may task p from runqueue rq be migrated to this_cpu?
4854  */
4855 static
4856 int can_migrate_task(struct task_struct *p, struct lb_env *env)
4857 {
4858         int tsk_cache_hot = 0;
4859         /*
4860          * We do not migrate tasks that are:
4861          * 1) throttled_lb_pair, or
4862          * 2) cannot be migrated to this CPU due to cpus_allowed, or
4863          * 3) running (obviously), or
4864          * 4) are cache-hot on their current CPU.
4865          */
4866         if (throttled_lb_pair(task_group(p), env->src_cpu, env->dst_cpu))
4867                 return 0;
4868
4869         if (!cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
4870                 int cpu;
4871
4872                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_affine);
4873
4874                 env->flags |= LBF_SOME_PINNED;
4875
4876                 /*
4877                  * Remember if this task can be migrated to any other cpu in
4878                  * our sched_group. We may want to revisit it if we couldn't
4879                  * meet load balance goals by pulling other tasks on src_cpu.
4880                  *
4881                  * Also avoid computing new_dst_cpu if we have already computed
4882                  * one in current iteration.
4883                  */
4884                 if (!env->dst_grpmask || (env->flags & LBF_DST_PINNED))
4885                         return 0;
4886
4887                 /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
4888                 for_each_cpu_and(cpu, env->dst_grpmask, env->cpus) {
4889                         if (cpumask_test_cpu(cpu, tsk_cpus_allowed(p))) {
4890                                 env->flags |= LBF_DST_PINNED;
4891                                 env->new_dst_cpu = cpu;
4892                                 break;
4893                         }
4894                 }
4895
4896                 return 0;
4897         }
4898
4899         /* Record that we found atleast one task that could run on dst_cpu */
4900         env->flags &= ~LBF_ALL_PINNED;
4901
4902         if (task_running(env->src_rq, p)) {
4903                 schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_running);
4904                 return 0;
4905         }
4906
4907         /*
4908          * Aggressive migration if:
4909          * 1) destination numa is preferred
4910          * 2) task is cache cold, or
4911          * 3) too many balance attempts have failed.
4912          */
4913         tsk_cache_hot = task_hot(p, rq_clock_task(env->src_rq), env->sd);
4914         if (!tsk_cache_hot)
4915                 tsk_cache_hot = migrate_degrades_locality(p, env);
4916
4917         if (migrate_improves_locality(p, env)) {
4918 #ifdef CONFIG_SCHEDSTATS
4919                 if (tsk_cache_hot) {
4920                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
4921                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
4922                 }
4923 #endif
4924                 return 1;
4925         }
4926
4927         if (!tsk_cache_hot ||
4928                 env->sd->nr_balance_failed > env->sd->cache_nice_tries) {
4929
4930                 if (tsk_cache_hot) {
4931                         schedstat_inc(env->sd, lb_hot_gained[env->idle]);
4932                         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_forced_migrations);
4933                 }
4934
4935                 return 1;
4936         }
4937
4938         schedstat_inc(p, se.statistics.nr_failed_migrations_hot);
4939         return 0;
4940 }
4941
4942 /*
4943  * move_one_task tries to move exactly one task from busiest to this_rq, as
4944  * part of active balancing operations within "domain".
4945  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
4946  *
4947  * Called with both runqueues locked.
4948  */
4949 static int move_one_task(struct lb_env *env)
4950 {
4951         struct task_struct *p, *n;
4952
4953         list_for_each_entry_safe(p, n, &env->src_rq->cfs_tasks, se.group_node) {
4954                 if (!can_migrate_task(p, env))
4955                         continue;
4956
4957                 move_task(p, env);
4958                 /*
4959                  * Right now, this is only the second place move_task()
4960                  * is called, so we can safely collect move_task()
4961                  * stats here rather than inside move_task().
4962                  */
4963                 schedstat_inc(env->sd, lb_gained[env->idle]);
4964                 return 1;
4965         }
4966         return 0;
4967 }
4968
4969 static const unsigned int sched_nr_migrate_break = 32;
4970
4971 /*
4972  * move_tasks tries to move up to imbalance weighted load from busiest to
4973  * this_rq, as part of a balancing operation within domain "sd".
4974  * Returns 1 if successful and 0 otherwise.
4975  *
4976  * Called with both runqueues locked.
4977  */
4978 static int move_tasks(struct lb_env *env)
4979 {
4980         struct list_head *tasks = &env->src_rq->cfs_tasks;
4981         struct task_struct *p;
4982         unsigned long load;
4983         int pulled = 0;
4984
4985         if (env->imbalance <= 0)
4986                 return 0;
4987
4988         while (!list_empty(tasks)) {
4989                 p = list_first_entry(tasks, struct task_struct, se.group_node);
4990
4991                 env->loop++;
4992                 /* We've more or less seen every task there is, call it quits */
4993                 if (env->loop > env->loop_max)
4994                         break;
4995
4996                 /* take a breather every nr_migrate tasks */
4997                 if (env->loop > env->loop_break) {
4998                         env->loop_break += sched_nr_migrate_break;
4999                         env->flags |= LBF_NEED_BREAK;
5000                         break;
5001                 }
5002
5003                 if (!can_migrate_task(p, env))
5004                         goto next;
5005
5006                 load = task_h_load(p);
5007
5008                 if (sched_feat(LB_MIN) && load < 16 && !env->sd->nr_balance_failed)
5009                         goto next;
5010
5011                 if ((load / 2) > env->imbalance)
5012                         goto next;
5013
5014                 move_task(p, env);
5015                 pulled++;
5016                 env->imbalance -= load;
5017
5018 #ifdef CONFIG_PREEMPT
5019                 /*
5020                  * NEWIDLE balancing is a source of latency, so preemptible
5021                  * kernels will stop after the first task is pulled to minimize
5022                  * the critical section.
5023                  */
5024                 if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
5025                         break;
5026 #endif
5027
5028                 /*
5029                  * We only want to steal up to the prescribed amount of
5030                  * weighted load.
5031                  */
5032                 if (env->imbalance <= 0)
5033                         break;
5034
5035                 continue;
5036 next:
5037                 list_move_tail(&p->se.group_node, tasks);
5038         }
5039
5040         /*
5041          * Right now, this is one of only two places move_task() is called,
5042          * so we can safely collect move_task() stats here rather than
5043          * inside move_task().
5044          */
5045         schedstat_add(env->sd, lb_gained[env->idle], pulled);
5046
5047         return pulled;
5048 }
5049
5050 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
5051 /*
5052  * update tg->load_weight by folding this cpu's load_avg
5053  */
5054 static void __update_blocked_averages_cpu(struct task_group *tg, int cpu)
5055 {
5056         struct sched_entity *se = tg->se[cpu];
5057         struct cfs_rq *cfs_rq = tg->cfs_rq[cpu];
5058
5059         /* throttled entities do not contribute to load */
5060         if (throttled_hierarchy(cfs_rq))
5061                 return;
5062
5063         update_cfs_rq_blocked_load(cfs_rq, 1);
5064
5065         if (se) {
5066                 update_entity_load_avg(se, 1);
5067                 /*
5068                  * We pivot on our runnable average having decayed to zero for
5069                  * list removal.  This generally implies that all our children
5070                  * have also been removed (modulo rounding error or bandwidth
5071                  * control); however, such cases are rare and we can fix these
5072                  * at enqueue.
5073                  *
5074                  * TODO: fix up out-of-order children on enqueue.
5075                  */
5076                 if (!se->avg.runnable_avg_sum && !cfs_rq->nr_running)
5077                         list_del_leaf_cfs_rq(cfs_rq);
5078         } else {
5079                 struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5080                 update_rq_runnable_avg(rq, rq->nr_running);
5081         }
5082 }
5083
5084 static void update_blocked_averages(int cpu)
5085 {
5086         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5087         struct cfs_rq *cfs_rq;
5088         unsigned long flags;
5089
5090         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
5091         update_rq_clock(rq);
5092         /*
5093          * Iterates the task_group tree in a bottom up fashion, see
5094          * list_add_leaf_cfs_rq() for details.
5095          */
5096         for_each_leaf_cfs_rq(rq, cfs_rq) {
5097                 /*
5098                  * Note: We may want to consider periodically releasing
5099                  * rq->lock about these updates so that creating many task
5100                  * groups does not result in continually extending hold time.
5101                  */
5102                 __update_blocked_averages_cpu(cfs_rq->tg, rq->cpu);
5103         }
5104
5105         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
5106 }
5107
5108 /*
5109  * Compute the hierarchical load factor for cfs_rq and all its ascendants.
5110  * This needs to be done in a top-down fashion because the load of a child
5111  * group is a fraction of its parents load.
5112  */
5113 static void update_cfs_rq_h_load(struct cfs_rq *cfs_rq)
5114 {
5115         struct rq *rq = rq_of(cfs_rq);
5116         struct sched_entity *se = cfs_rq->tg->se[cpu_of(rq)];
5117         unsigned long now = jiffies;
5118         unsigned long load;
5119
5120         if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5121                 return;
5122
5123         cfs_rq->h_load_next = NULL;
5124         for_each_sched_entity(se) {
5125                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
5126                 cfs_rq->h_load_next = se;
5127                 if (cfs_rq->last_h_load_update == now)
5128                         break;
5129         }
5130
5131         if (!se) {
5132                 cfs_rq->h_load = cfs_rq->runnable_load_avg;
5133                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5134         }
5135
5136         while ((se = cfs_rq->h_load_next) != NULL) {
5137                 load = cfs_rq->h_load;
5138                 load = div64_ul(load * se->avg.load_avg_contrib,
5139                                 cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5140                 cfs_rq = group_cfs_rq(se);
5141                 cfs_rq->h_load = load;
5142                 cfs_rq->last_h_load_update = now;
5143         }
5144 }
5145
5146 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5147 {
5148         struct cfs_rq *cfs_rq = task_cfs_rq(p);
5149
5150         update_cfs_rq_h_load(cfs_rq);
5151         return div64_ul(p->se.avg.load_avg_contrib * cfs_rq->h_load,
5152                         cfs_rq->runnable_load_avg + 1);
5153 }
5154 #else
5155 static inline void update_blocked_averages(int cpu)
5156 {
5157 }
5158
5159 static unsigned long task_h_load(struct task_struct *p)
5160 {
5161         return p->se.avg.load_avg_contrib;
5162 }
5163 #endif
5164
5165 /********** Helpers for find_busiest_group ************************/
5166 /*
5167  * sg_lb_stats - stats of a sched_group required for load_balancing
5168  */
5169 struct sg_lb_stats {
5170         unsigned long avg_load; /*Avg load across the CPUs of the group */
5171         unsigned long group_load; /* Total load over the CPUs of the group */
5172         unsigned long sum_weighted_load; /* Weighted load of group's tasks */
5173         unsigned long load_per_task;
5174         unsigned long group_power;
5175         unsigned int sum_nr_running; /* Nr tasks running in the group */
5176         unsigned int group_capacity;
5177         unsigned int idle_cpus;
5178         unsigned int group_weight;
5179         int group_imb; /* Is there an imbalance in the group ? */
5180         int group_has_capacity; /* Is there extra capacity in the group? */
5181 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5182         unsigned int nr_numa_running;
5183         unsigned int nr_preferred_running;
5184 #endif
5185 };
5186
5187 /*
5188  * sd_lb_stats - Structure to store the statistics of a sched_domain
5189  *               during load balancing.
5190  */
5191 struct sd_lb_stats {
5192         struct sched_group *busiest;    /* Busiest group in this sd */
5193         struct sched_group *local;      /* Local group in this sd */
5194         unsigned long total_load;       /* Total load of all groups in sd */
5195         unsigned long total_pwr;        /* Total power of all groups in sd */
5196         unsigned long avg_load; /* Average load across all groups in sd */
5197
5198         struct sg_lb_stats busiest_stat;/* Statistics of the busiest group */
5199         struct sg_lb_stats local_stat;  /* Statistics of the local group */
5200 };
5201
5202 static inline void init_sd_lb_stats(struct sd_lb_stats *sds)
5203 {
5204         /*
5205          * Skimp on the clearing to avoid duplicate work. We can avoid clearing
5206          * local_stat because update_sg_lb_stats() does a full clear/assignment.
5207          * We must however clear busiest_stat::avg_load because
5208          * update_sd_pick_busiest() reads this before assignment.
5209          */
5210         *sds = (struct sd_lb_stats){
5211                 .busiest = NULL,
5212                 .local = NULL,
5213                 .total_load = 0UL,
5214                 .total_pwr = 0UL,
5215                 .busiest_stat = {
5216                         .avg_load = 0UL,
5217                 },
5218         };
5219 }
5220
5221 /**
5222  * get_sd_load_idx - Obtain the load index for a given sched domain.
5223  * @sd: The sched_domain whose load_idx is to be obtained.
5224  * @idle: The idle status of the CPU for whose sd load_idx is obtained.
5225  *
5226  * Return: The load index.
5227  */
5228 static inline int get_sd_load_idx(struct sched_domain *sd,
5229                                         enum cpu_idle_type idle)
5230 {
5231         int load_idx;
5232
5233         switch (idle) {
5234         case CPU_NOT_IDLE:
5235                 load_idx = sd->busy_idx;
5236                 break;
5237
5238         case CPU_NEWLY_IDLE:
5239                 load_idx = sd->newidle_idx;
5240                 break;
5241         default:
5242                 load_idx = sd->idle_idx;
5243                 break;
5244         }
5245
5246         return load_idx;
5247 }
5248
5249 static unsigned long default_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5250 {
5251         return SCHED_POWER_SCALE;
5252 }
5253
5254 unsigned long __weak arch_scale_freq_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5255 {
5256         return default_scale_freq_power(sd, cpu);
5257 }
5258
5259 static unsigned long default_scale_smt_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5260 {
5261         unsigned long weight = sd->span_weight;
5262         unsigned long smt_gain = sd->smt_gain;
5263
5264         smt_gain /= weight;
5265
5266         return smt_gain;
5267 }
5268
5269 unsigned long __weak arch_scale_smt_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5270 {
5271         return default_scale_smt_power(sd, cpu);
5272 }
5273
5274 static unsigned long scale_rt_power(int cpu)
5275 {
5276         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5277         u64 total, available, age_stamp, avg;
5278
5279         /*
5280          * Since we're reading these variables without serialization make sure
5281          * we read them once before doing sanity checks on them.
5282          */
5283         age_stamp = ACCESS_ONCE(rq->age_stamp);
5284         avg = ACCESS_ONCE(rq->rt_avg);
5285
5286         total = sched_avg_period() + (rq_clock(rq) - age_stamp);
5287
5288         if (unlikely(total < avg)) {
5289                 /* Ensures that power won't end up being negative */
5290                 available = 0;
5291         } else {
5292                 available = total - avg;
5293         }
5294
5295         if (unlikely((s64)total < SCHED_POWER_SCALE))
5296                 total = SCHED_POWER_SCALE;
5297
5298         total >>= SCHED_POWER_SHIFT;
5299
5300         return div_u64(available, total);
5301 }
5302
5303 static void update_cpu_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5304 {
5305         unsigned long weight = sd->span_weight;
5306         unsigned long power = SCHED_POWER_SCALE;
5307         struct sched_group *sdg = sd->groups;
5308
5309         if ((sd->flags & SD_SHARE_CPUPOWER) && weight > 1) {
5310                 if (sched_feat(ARCH_POWER))
5311                         power *= arch_scale_smt_power(sd, cpu);
5312                 else
5313                         power *= default_scale_smt_power(sd, cpu);
5314
5315                 power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
5316         }
5317
5318         sdg->sgp->power_orig = power;
5319
5320         if (sched_feat(ARCH_POWER))
5321                 power *= arch_scale_freq_power(sd, cpu);
5322         else
5323                 power *= default_scale_freq_power(sd, cpu);
5324
5325         power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
5326
5327         power *= scale_rt_power(cpu);
5328         power >>= SCHED_POWER_SHIFT;
5329
5330         if (!power)
5331                 power = 1;
5332
5333         cpu_rq(cpu)->cpu_power = power;
5334         sdg->sgp->power = power;
5335 }
5336
5337 void update_group_power(struct sched_domain *sd, int cpu)
5338 {
5339         struct sched_domain *child = sd->child;
5340         struct sched_group *group, *sdg = sd->groups;
5341         unsigned long power, power_orig;
5342         unsigned long interval;
5343
5344         interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
5345         interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
5346         sdg->sgp->next_update = jiffies + interval;
5347
5348         if (!child) {
5349                 update_cpu_power(sd, cpu);
5350                 return;
5351         }
5352
5353         power_orig = power = 0;
5354
5355         if (child->flags & SD_OVERLAP) {
5356                 /*
5357                  * SD_OVERLAP domains cannot assume that child groups
5358                  * span the current group.
5359                  */
5360
5361                 for_each_cpu(cpu, sched_group_cpus(sdg)) {
5362                         struct sched_group_power *sgp;
5363                         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
5364
5365                         /*
5366                          * build_sched_domains() -> init_sched_groups_power()
5367                          * gets here before we've attached the domains to the
5368                          * runqueues.
5369                          *
5370                          * Use power_of(), which is set irrespective of domains
5371                          * in update_cpu_power().
5372                          *
5373                          * This avoids power/power_orig from being 0 and
5374                          * causing divide-by-zero issues on boot.
5375                          *
5376                          * Runtime updates will correct power_orig.
5377                          */
5378                         if (unlikely(!rq->sd)) {
5379                                 power_orig += power_of(cpu);
5380                                 power += power_of(cpu);
5381                                 continue;
5382                         }
5383
5384                         sgp = rq->sd->groups->sgp;
5385                         power_orig += sgp->power_orig;
5386                         power += sgp->power;
5387                 }
5388         } else  {
5389                 /*
5390                  * !SD_OVERLAP domains can assume that child groups
5391                  * span the current group.
5392                  */ 
5393
5394                 group = child->groups;
5395                 do {
5396                         power_orig += group->sgp->power_orig;
5397                         power += group->sgp->power;
5398                         group = group->next;
5399                 } while (group != child->groups);
5400         }
5401
5402         sdg->sgp->power_orig = power_orig;
5403         sdg->sgp->power = power;
5404 }
5405
5406 /*
5407  * Try and fix up capacity for tiny siblings, this is needed when
5408  * things like SD_ASYM_PACKING need f_b_g to select another sibling
5409  * which on its own isn't powerful enough.
5410  *
5411  * See update_sd_pick_busiest() and check_asym_packing().
5412  */
5413 static inline int
5414 fix_small_capacity(struct sched_domain *sd, struct sched_group *group)
5415 {
5416         /*
5417          * Only siblings can have significantly less than SCHED_POWER_SCALE
5418          */
5419         if (!(sd->flags & SD_SHARE_CPUPOWER))
5420                 return 0;
5421
5422         /*
5423          * If ~90% of the cpu_power is still there, we're good.
5424          */
5425         if (group->sgp->power * 32 > group->sgp->power_orig * 29)
5426                 return 1;
5427
5428         return 0;
5429 }
5430
5431 /*
5432  * Group imbalance indicates (and tries to solve) the problem where balancing
5433  * groups is inadequate due to tsk_cpus_allowed() constraints.
5434  *
5435  * Imagine a situation of two groups of 4 cpus each and 4 tasks each with a
5436  * cpumask covering 1 cpu of the first group and 3 cpus of the second group.
5437  * Something like:
5438  *
5439  *      { 0 1 2 3 } { 4 5 6 7 }
5440  *              *     * * *
5441  *
5442  * If we were to balance group-wise we'd place two tasks in the first group and
5443  * two tasks in the second group. Clearly this is undesired as it will overload
5444  * cpu 3 and leave one of the cpus in the second group unused.
5445  *
5446  * The current solution to this issue is detecting the skew in the first group
5447  * by noticing the lower domain failed to reach balance and had difficulty
5448  * moving tasks due to affinity constraints.
5449  *
5450  * When this is so detected; this group becomes a candidate for busiest; see
5451  * update_sd_pick_busiest(). And calculate_imbalance() and
5452  * find_busiest_group() avoid some of the usual balance conditions to allow it
5453  * to create an effective group imbalance.
5454  *
5455  * This is a somewhat tricky proposition since the next run might not find the
5456  * group imbalance and decide the groups need to be balanced again. A most
5457  * subtle and fragile situation.
5458  */
5459
5460 static inline int sg_imbalanced(struct sched_group *group)
5461 {
5462         return group->sgp->imbalance;
5463 }
5464
5465 /*
5466  * Compute the group capacity.
5467  *
5468  * Avoid the issue where N*frac(smt_power) >= 1 creates 'phantom' cores by
5469  * first dividing out the smt factor and computing the actual number of cores
5470  * and limit power unit capacity with that.
5471  */
5472 static inline int sg_capacity(struct lb_env *env, struct sched_group *group)
5473 {
5474         unsigned int capacity, smt, cpus;
5475         unsigned int power, power_orig;
5476
5477         power = group->sgp->power;
5478         power_orig = group->sgp->power_orig;
5479         cpus = group->group_weight;
5480
5481         /* smt := ceil(cpus / power), assumes: 1 < smt_power < 2 */
5482         smt = DIV_ROUND_UP(SCHED_POWER_SCALE * cpus, power_orig);
5483         capacity = cpus / smt; /* cores */
5484
5485         capacity = min_t(unsigned, capacity, DIV_ROUND_CLOSEST(power, SCHED_POWER_SCALE));
5486         if (!capacity)
5487                 capacity = fix_small_capacity(env->sd, group);
5488
5489         return capacity;
5490 }
5491
5492 /**
5493  * update_sg_lb_stats - Update sched_group's statistics for load balancing.
5494  * @env: The load balancing environment.
5495  * @group: sched_group whose statistics are to be updated.
5496  * @load_idx: Load index of sched_domain of this_cpu for load calc.
5497  * @local_group: Does group contain this_cpu.
5498  * @sgs: variable to hold the statistics for this group.
5499  */
5500 static inline void update_sg_lb_stats(struct lb_env *env,
5501                         struct sched_group *group, int load_idx,
5502                         int local_group, struct sg_lb_stats *sgs)
5503 {
5504         unsigned long load;
5505         int i;
5506
5507         memset(sgs, 0, sizeof(*sgs));
5508
5509         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5510                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
5511
5512                 /* Bias balancing toward cpus of our domain */
5513                 if (local_group)
5514                         load = target_load(i, load_idx);
5515                 else
5516                         load = source_load(i, load_idx);
5517
5518                 sgs->group_load += load;
5519                 sgs->sum_nr_running += rq->nr_running;
5520 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5521                 sgs->nr_numa_running += rq->nr_numa_running;
5522                 sgs->nr_preferred_running += rq->nr_preferred_running;
5523 #endif
5524                 sgs->sum_weighted_load += weighted_cpuload(i);
5525                 if (idle_cpu(i))
5526                         sgs->idle_cpus++;
5527         }
5528
5529         /* Adjust by relative CPU power of the group */
5530         sgs->group_power = group->sgp->power;
5531         sgs->avg_load = (sgs->group_load*SCHED_POWER_SCALE) / sgs->group_power;
5532
5533         if (sgs->sum_nr_running)
5534                 sgs->load_per_task = sgs->sum_weighted_load / sgs->sum_nr_running;
5535
5536         sgs->group_weight = group->group_weight;
5537
5538         sgs->group_imb = sg_imbalanced(group);
5539         sgs->group_capacity = sg_capacity(env, group);
5540
5541         if (sgs->group_capacity > sgs->sum_nr_running)
5542                 sgs->group_has_capacity = 1;
5543 }
5544
5545 /**
5546  * update_sd_pick_busiest - return 1 on busiest group
5547  * @env: The load balancing environment.
5548  * @sds: sched_domain statistics
5549  * @sg: sched_group candidate to be checked for being the busiest
5550  * @sgs: sched_group statistics
5551  *
5552  * Determine if @sg is a busier group than the previously selected
5553  * busiest group.
5554  *
5555  * Return: %true if @sg is a busier group than the previously selected
5556  * busiest group. %false otherwise.
5557  */
5558 static bool update_sd_pick_busiest(struct lb_env *env,
5559                                    struct sd_lb_stats *sds,
5560                                    struct sched_group *sg,
5561                                    struct sg_lb_stats *sgs)
5562 {
5563         if (sgs->avg_load <= sds->busiest_stat.avg_load)
5564                 return false;
5565
5566         if (sgs->sum_nr_running > sgs->group_capacity)
5567                 return true;
5568
5569         if (sgs->group_imb)
5570                 return true;
5571
5572         /*
5573          * ASYM_PACKING needs to move all the work to the lowest
5574          * numbered CPUs in the group, therefore mark all groups
5575          * higher than ourself as busy.
5576          */
5577         if ((env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && sgs->sum_nr_running &&
5578             env->dst_cpu < group_first_cpu(sg)) {
5579                 if (!sds->busiest)
5580                         return true;
5581
5582                 if (group_first_cpu(sds->busiest) > group_first_cpu(sg))
5583                         return true;
5584         }
5585
5586         return false;
5587 }
5588
5589 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
5590 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
5591 {
5592         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_numa_running)
5593                 return regular;
5594         if (sgs->sum_nr_running > sgs->nr_preferred_running)
5595                 return remote;
5596         return all;
5597 }
5598
5599 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
5600 {
5601         if (rq->nr_running > rq->nr_numa_running)
5602                 return regular;
5603         if (rq->nr_running > rq->nr_preferred_running)
5604                 return remote;
5605         return all;
5606 }
5607 #else
5608 static inline enum fbq_type fbq_classify_group(struct sg_lb_stats *sgs)
5609 {
5610         return all;
5611 }
5612
5613 static inline enum fbq_type fbq_classify_rq(struct rq *rq)
5614 {
5615         return regular;
5616 }
5617 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
5618
5619 /**
5620  * update_sd_lb_stats - Update sched_domain's statistics for load balancing.
5621  * @env: The load balancing environment.
5622  * @sds: variable to hold the statistics for this sched_domain.
5623  */
5624 static inline void update_sd_lb_stats(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5625 {
5626         struct sched_domain *child = env->sd->child;
5627         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
5628         struct sg_lb_stats tmp_sgs;
5629         int load_idx, prefer_sibling = 0;
5630
5631         if (child && child->flags & SD_PREFER_SIBLING)
5632                 prefer_sibling = 1;
5633
5634         load_idx = get_sd_load_idx(env->sd, env->idle);
5635
5636         do {
5637                 struct sg_lb_stats *sgs = &tmp_sgs;
5638                 int local_group;
5639
5640                 local_group = cpumask_test_cpu(env->dst_cpu, sched_group_cpus(sg));
5641                 if (local_group) {
5642                         sds->local = sg;
5643                         sgs = &sds->local_stat;
5644
5645                         if (env->idle != CPU_NEWLY_IDLE ||
5646                             time_after_eq(jiffies, sg->sgp->next_update))
5647                                 update_group_power(env->sd, env->dst_cpu);
5648                 }
5649
5650                 update_sg_lb_stats(env, sg, load_idx, local_group, sgs);
5651
5652                 if (local_group)
5653                         goto next_group;
5654
5655                 /*
5656                  * In case the child domain prefers tasks go to siblings
5657                  * first, lower the sg capacity to one so that we'll try
5658                  * and move all the excess tasks away. We lower the capacity
5659                  * of a group only if the local group has the capacity to fit
5660                  * these excess tasks, i.e. nr_running < group_capacity. The
5661                  * extra check prevents the case where you always pull from the
5662                  * heaviest group when it is already under-utilized (possible
5663                  * with a large weight task outweighs the tasks on the system).
5664                  */
5665                 if (prefer_sibling && sds->local &&
5666                     sds->local_stat.group_has_capacity)
5667                         sgs->group_capacity = min(sgs->group_capacity, 1U);
5668
5669                 if (update_sd_pick_busiest(env, sds, sg, sgs)) {
5670                         sds->busiest = sg;
5671                         sds->busiest_stat = *sgs;
5672                 }
5673
5674 next_group:
5675                 /* Now, start updating sd_lb_stats */
5676                 sds->total_load += sgs->group_load;
5677                 sds->total_pwr += sgs->group_power;
5678
5679                 sg = sg->next;
5680         } while (sg != env->sd->groups);
5681
5682         if (env->sd->flags & SD_NUMA)
5683                 env->fbq_type = fbq_classify_group(&sds->busiest_stat);
5684 }
5685
5686 /**
5687  * check_asym_packing - Check to see if the group is packed into the
5688  *                      sched doman.
5689  *
5690  * This is primarily intended to used at the sibling level.  Some
5691  * cores like POWER7 prefer to use lower numbered SMT threads.  In the
5692  * case of POWER7, it can move to lower SMT modes only when higher
5693  * threads are idle.  When in lower SMT modes, the threads will
5694  * perform better since they share less core resources.  Hence when we
5695  * have idle threads, we want them to be the higher ones.
5696  *
5697  * This packing function is run on idle threads.  It checks to see if
5698  * the busiest CPU in this domain (core in the P7 case) has a higher
5699  * CPU number than the packing function is being run on.  Here we are
5700  * assuming lower CPU number will be equivalent to lower a SMT thread
5701  * number.
5702  *
5703  * Return: 1 when packing is required and a task should be moved to
5704  * this CPU.  The amount of the imbalance is returned in *imbalance.
5705  *
5706  * @env: The load balancing environment.
5707  * @sds: Statistics of the sched_domain which is to be packed
5708  */
5709 static int check_asym_packing(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5710 {
5711         int busiest_cpu;
5712
5713         if (!(env->sd->flags & SD_ASYM_PACKING))
5714                 return 0;
5715
5716         if (!sds->busiest)
5717                 return 0;
5718
5719         busiest_cpu = group_first_cpu(sds->busiest);
5720         if (env->dst_cpu > busiest_cpu)
5721                 return 0;
5722
5723         env->imbalance = DIV_ROUND_CLOSEST(
5724                 sds->busiest_stat.avg_load * sds->busiest_stat.group_power,
5725                 SCHED_POWER_SCALE);
5726
5727         return 1;
5728 }
5729
5730 /**
5731  * fix_small_imbalance - Calculate the minor imbalance that exists
5732  *                      amongst the groups of a sched_domain, during
5733  *                      load balancing.
5734  * @env: The load balancing environment.
5735  * @sds: Statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
5736  */
5737 static inline
5738 void fix_small_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5739 {
5740         unsigned long tmp, pwr_now = 0, pwr_move = 0;
5741         unsigned int imbn = 2;
5742         unsigned long scaled_busy_load_per_task;
5743         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5744
5745         local = &sds->local_stat;
5746         busiest = &sds->busiest_stat;
5747
5748         if (!local->sum_nr_running)
5749                 local->load_per_task = cpu_avg_load_per_task(env->dst_cpu);
5750         else if (busiest->load_per_task > local->load_per_task)
5751                 imbn = 1;
5752
5753         scaled_busy_load_per_task =
5754                 (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5755                 busiest->group_power;
5756
5757         if (busiest->avg_load + scaled_busy_load_per_task >=
5758             local->avg_load + (scaled_busy_load_per_task * imbn)) {
5759                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
5760                 return;
5761         }
5762
5763         /*
5764          * OK, we don't have enough imbalance to justify moving tasks,
5765          * however we may be able to increase total CPU power used by
5766          * moving them.
5767          */
5768
5769         pwr_now += busiest->group_power *
5770                         min(busiest->load_per_task, busiest->avg_load);
5771         pwr_now += local->group_power *
5772                         min(local->load_per_task, local->avg_load);
5773         pwr_now /= SCHED_POWER_SCALE;
5774
5775         /* Amount of load we'd subtract */
5776         tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5777                 busiest->group_power;
5778         if (busiest->avg_load > tmp) {
5779                 pwr_move += busiest->group_power *
5780                             min(busiest->load_per_task,
5781                                 busiest->avg_load - tmp);
5782         }
5783
5784         /* Amount of load we'd add */
5785         if (busiest->avg_load * busiest->group_power <
5786             busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) {
5787                 tmp = (busiest->avg_load * busiest->group_power) /
5788                       local->group_power;
5789         } else {
5790                 tmp = (busiest->load_per_task * SCHED_POWER_SCALE) /
5791                       local->group_power;
5792         }
5793         pwr_move += local->group_power *
5794                     min(local->load_per_task, local->avg_load + tmp);
5795         pwr_move /= SCHED_POWER_SCALE;
5796
5797         /* Move if we gain throughput */
5798         if (pwr_move > pwr_now)
5799                 env->imbalance = busiest->load_per_task;
5800 }
5801
5802 /**
5803  * calculate_imbalance - Calculate the amount of imbalance present within the
5804  *                       groups of a given sched_domain during load balance.
5805  * @env: load balance environment
5806  * @sds: statistics of the sched_domain whose imbalance is to be calculated.
5807  */
5808 static inline void calculate_imbalance(struct lb_env *env, struct sd_lb_stats *sds)
5809 {
5810         unsigned long max_pull, load_above_capacity = ~0UL;
5811         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5812
5813         local = &sds->local_stat;
5814         busiest = &sds->busiest_stat;
5815
5816         if (busiest->group_imb) {
5817                 /*
5818                  * In the group_imb case we cannot rely on group-wide averages
5819                  * to ensure cpu-load equilibrium, look at wider averages. XXX
5820                  */
5821                 busiest->load_per_task =
5822                         min(busiest->load_per_task, sds->avg_load);
5823         }
5824
5825         /*
5826          * In the presence of smp nice balancing, certain scenarios can have
5827          * max load less than avg load(as we skip the groups at or below
5828          * its cpu_power, while calculating max_load..)
5829          */
5830         if (busiest->avg_load <= sds->avg_load ||
5831             local->avg_load >= sds->avg_load) {
5832                 env->imbalance = 0;
5833                 return fix_small_imbalance(env, sds);
5834         }
5835
5836         if (!busiest->group_imb) {
5837                 /*
5838                  * Don't want to pull so many tasks that a group would go idle.
5839                  * Except of course for the group_imb case, since then we might
5840                  * have to drop below capacity to reach cpu-load equilibrium.
5841                  */
5842                 load_above_capacity =
5843                         (busiest->sum_nr_running - busiest->group_capacity);
5844
5845                 load_above_capacity *= (SCHED_LOAD_SCALE * SCHED_POWER_SCALE);
5846                 load_above_capacity /= busiest->group_power;
5847         }
5848
5849         /*
5850          * We're trying to get all the cpus to the average_load, so we don't
5851          * want to push ourselves above the average load, nor do we wish to
5852          * reduce the max loaded cpu below the average load. At the same time,
5853          * we also don't want to reduce the group load below the group capacity
5854          * (so that we can implement power-savings policies etc). Thus we look
5855          * for the minimum possible imbalance.
5856          */
5857         max_pull = min(busiest->avg_load - sds->avg_load, load_above_capacity);
5858
5859         /* How much load to actually move to equalise the imbalance */
5860         env->imbalance = min(
5861                 max_pull * busiest->group_power,
5862                 (sds->avg_load - local->avg_load) * local->group_power
5863         ) / SCHED_POWER_SCALE;
5864
5865         /*
5866          * if *imbalance is less than the average load per runnable task
5867          * there is no guarantee that any tasks will be moved so we'll have
5868          * a think about bumping its value to force at least one task to be
5869          * moved
5870          */
5871         if (env->imbalance < busiest->load_per_task)
5872                 return fix_small_imbalance(env, sds);
5873 }
5874
5875 /******* find_busiest_group() helpers end here *********************/
5876
5877 /**
5878  * find_busiest_group - Returns the busiest group within the sched_domain
5879  * if there is an imbalance. If there isn't an imbalance, and
5880  * the user has opted for power-savings, it returns a group whose
5881  * CPUs can be put to idle by rebalancing those tasks elsewhere, if
5882  * such a group exists.
5883  *
5884  * Also calculates the amount of weighted load which should be moved
5885  * to restore balance.
5886  *
5887  * @env: The load balancing environment.
5888  *
5889  * Return:      - The busiest group if imbalance exists.
5890  *              - If no imbalance and user has opted for power-savings balance,
5891  *                 return the least loaded group whose CPUs can be
5892  *                 put to idle by rebalancing its tasks onto our group.
5893  */
5894 static struct sched_group *find_busiest_group(struct lb_env *env)
5895 {
5896         struct sg_lb_stats *local, *busiest;
5897         struct sd_lb_stats sds;
5898
5899         init_sd_lb_stats(&sds);
5900
5901         /*
5902          * Compute the various statistics relavent for load balancing at
5903          * this level.
5904          */
5905         update_sd_lb_stats(env, &sds);
5906         local = &sds.local_stat;
5907         busiest = &sds.busiest_stat;
5908
5909         if ((env->idle == CPU_IDLE || env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) &&
5910             check_asym_packing(env, &sds))
5911                 return sds.busiest;
5912
5913         /* There is no busy sibling group to pull tasks from */
5914         if (!sds.busiest || busiest->sum_nr_running == 0)
5915                 goto out_balanced;
5916
5917         sds.avg_load = (SCHED_POWER_SCALE * sds.total_load) / sds.total_pwr;
5918
5919         /*
5920          * If the busiest group is imbalanced the below checks don't
5921          * work because they assume all things are equal, which typically
5922          * isn't true due to cpus_allowed constraints and the like.
5923          */
5924         if (busiest->group_imb)
5925                 goto force_balance;
5926
5927         /* SD_BALANCE_NEWIDLE trumps SMP nice when underutilized */
5928         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE && local->group_has_capacity &&
5929             !busiest->group_has_capacity)
5930                 goto force_balance;
5931
5932         /*
5933          * If the local group is more busy than the selected busiest group
5934          * don't try and pull any tasks.
5935          */
5936         if (local->avg_load >= busiest->avg_load)
5937                 goto out_balanced;
5938
5939         /*
5940          * Don't pull any tasks if this group is already above the domain
5941          * average load.
5942          */
5943         if (local->avg_load >= sds.avg_load)
5944                 goto out_balanced;
5945
5946         if (env->idle == CPU_IDLE) {
5947                 /*
5948                  * This cpu is idle. If the busiest group load doesn't
5949                  * have more tasks than the number of available cpu's and
5950                  * there is no imbalance between this and busiest group
5951                  * wrt to idle cpu's, it is balanced.
5952                  */
5953                 if ((local->idle_cpus < busiest->idle_cpus) &&
5954                     busiest->sum_nr_running <= busiest->group_weight)
5955                         goto out_balanced;
5956         } else {
5957                 /*
5958                  * In the CPU_NEWLY_IDLE, CPU_NOT_IDLE cases, use
5959                  * imbalance_pct to be conservative.
5960                  */
5961                 if (100 * busiest->avg_load <=
5962                                 env->sd->imbalance_pct * local->avg_load)
5963                         goto out_balanced;
5964         }
5965
5966 force_balance:
5967         /* Looks like there is an imbalance. Compute it */
5968         calculate_imbalance(env, &sds);
5969         return sds.busiest;
5970
5971 out_balanced:
5972         env->imbalance = 0;
5973         return NULL;
5974 }
5975
5976 /*
5977  * find_busiest_queue - find the busiest runqueue among the cpus in group.
5978  */
5979 static struct rq *find_busiest_queue(struct lb_env *env,
5980                                      struct sched_group *group)
5981 {
5982         struct rq *busiest = NULL, *rq;
5983         unsigned long busiest_load = 0, busiest_power = 1;
5984         int i;
5985
5986         for_each_cpu_and(i, sched_group_cpus(group), env->cpus) {
5987                 unsigned long power, capacity, wl;
5988                 enum fbq_type rt;
5989
5990                 rq = cpu_rq(i);
5991                 rt = fbq_classify_rq(rq);
5992
5993                 /*
5994                  * We classify groups/runqueues into three groups:
5995                  *  - regular: there are !numa tasks
5996                  *  - remote:  there are numa tasks that run on the 'wrong' node
5997                  *  - all:     there is no distinction
5998                  *
5999                  * In order to avoid migrating ideally placed numa tasks,
6000                  * ignore those when there's better options.
6001                  *
6002                  * If we ignore the actual busiest queue to migrate another
6003                  * task, the next balance pass can still reduce the busiest
6004                  * queue by moving tasks around inside the node.
6005                  *
6006                  * If we cannot move enough load due to this classification
6007                  * the next pass will adjust the group classification and
6008                  * allow migration of more tasks.
6009                  *
6010                  * Both cases only affect the total convergence complexity.
6011                  */
6012                 if (rt > env->fbq_type)
6013                         continue;
6014
6015                 power = power_of(i);
6016                 capacity = DIV_ROUND_CLOSEST(power, SCHED_POWER_SCALE);
6017                 if (!capacity)
6018                         capacity = fix_small_capacity(env->sd, group);
6019
6020                 wl = weighted_cpuload(i);
6021
6022                 /*
6023                  * When comparing with imbalance, use weighted_cpuload()
6024                  * which is not scaled with the cpu power.
6025                  */
6026                 if (capacity && rq->nr_running == 1 && wl > env->imbalance)
6027                         continue;
6028
6029                 /*
6030                  * For the load comparisons with the other cpu's, consider
6031                  * the weighted_cpuload() scaled with the cpu power, so that
6032                  * the load can be moved away from the cpu that is potentially
6033                  * running at a lower capacity.
6034                  *
6035                  * Thus we're looking for max(wl_i / power_i), crosswise
6036                  * multiplication to rid ourselves of the division works out
6037                  * to: wl_i * power_j > wl_j * power_i;  where j is our
6038                  * previous maximum.
6039                  */
6040                 if (wl * busiest_power > busiest_load * power) {
6041                         busiest_load = wl;
6042                         busiest_power = power;
6043                         busiest = rq;
6044                 }
6045         }
6046
6047         return busiest;
6048 }
6049
6050 /*
6051  * Max backoff if we encounter pinned tasks. Pretty arbitrary value, but
6052  * so long as it is large enough.
6053  */
6054 #define MAX_PINNED_INTERVAL     512
6055
6056 /* Working cpumask for load_balance and load_balance_newidle. */
6057 DEFINE_PER_CPU(cpumask_var_t, load_balance_mask);
6058
6059 static int need_active_balance(struct lb_env *env)
6060 {
6061         struct sched_domain *sd = env->sd;
6062
6063         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE) {
6064
6065                 /*
6066                  * ASYM_PACKING needs to force migrate tasks from busy but
6067                  * higher numbered CPUs in order to pack all tasks in the
6068                  * lowest numbered CPUs.
6069                  */
6070                 if ((sd->flags & SD_ASYM_PACKING) && env->src_cpu > env->dst_cpu)
6071                         return 1;
6072         }
6073
6074         return unlikely(sd->nr_balance_failed > sd->cache_nice_tries+2);
6075 }
6076
6077 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data);
6078
6079 static int should_we_balance(struct lb_env *env)
6080 {
6081         struct sched_group *sg = env->sd->groups;
6082         struct cpumask *sg_cpus, *sg_mask;
6083         int cpu, balance_cpu = -1;
6084
6085         /*
6086          * In the newly idle case, we will allow all the cpu's
6087          * to do the newly idle load balance.
6088          */
6089         if (env->idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6090                 return 1;
6091
6092         sg_cpus = sched_group_cpus(sg);
6093         sg_mask = sched_group_mask(sg);
6094         /* Try to find first idle cpu */
6095         for_each_cpu_and(cpu, sg_cpus, env->cpus) {
6096                 if (!cpumask_test_cpu(cpu, sg_mask) || !idle_cpu(cpu))
6097                         continue;
6098
6099                 balance_cpu = cpu;
6100                 break;
6101         }
6102
6103         if (balance_cpu == -1)
6104                 balance_cpu = group_balance_cpu(sg);
6105
6106         /*
6107          * First idle cpu or the first cpu(busiest) in this sched group
6108          * is eligible for doing load balancing at this and above domains.
6109          */
6110         return balance_cpu == env->dst_cpu;
6111 }
6112
6113 /*
6114  * Check this_cpu to ensure it is balanced within domain. Attempt to move
6115  * tasks if there is an imbalance.
6116  */
6117 static int load_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq,
6118                         struct sched_domain *sd, enum cpu_idle_type idle,
6119                         int *continue_balancing)
6120 {
6121         int ld_moved, cur_ld_moved, active_balance = 0;
6122         struct sched_domain *sd_parent = sd->parent;
6123         struct sched_group *group;
6124         struct rq *busiest;
6125         unsigned long flags;
6126         struct cpumask *cpus = __get_cpu_var(load_balance_mask);
6127
6128         struct lb_env env = {
6129                 .sd             = sd,
6130                 .dst_cpu        = this_cpu,
6131                 .dst_rq         = this_rq,
6132                 .dst_grpmask    = sched_group_cpus(sd->groups),
6133                 .idle           = idle,
6134                 .loop_break     = sched_nr_migrate_break,
6135                 .cpus           = cpus,
6136                 .fbq_type       = all,
6137         };
6138
6139         /*
6140          * For NEWLY_IDLE load_balancing, we don't need to consider
6141          * other cpus in our group
6142          */
6143         if (idle == CPU_NEWLY_IDLE)
6144                 env.dst_grpmask = NULL;
6145
6146         cpumask_copy(cpus, cpu_active_mask);
6147
6148         schedstat_inc(sd, lb_count[idle]);
6149
6150 redo:
6151         if (!should_we_balance(&env)) {
6152                 *continue_balancing = 0;
6153                 goto out_balanced;
6154         }
6155
6156         group = find_busiest_group(&env);
6157         if (!group) {
6158                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyg[idle]);
6159                 goto out_balanced;
6160         }
6161
6162         busiest = find_busiest_queue(&env, group);
6163         if (!busiest) {
6164                 schedstat_inc(sd, lb_nobusyq[idle]);
6165                 goto out_balanced;
6166         }
6167
6168         BUG_ON(busiest == env.dst_rq);
6169
6170         schedstat_add(sd, lb_imbalance[idle], env.imbalance);
6171
6172         ld_moved = 0;
6173         if (busiest->nr_running > 1) {
6174                 /*
6175                  * Attempt to move tasks. If find_busiest_group has found
6176                  * an imbalance but busiest->nr_running <= 1, the group is
6177                  * still unbalanced. ld_moved simply stays zero, so it is
6178                  * correctly treated as an imbalance.
6179                  */
6180                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6181                 env.src_cpu   = busiest->cpu;
6182                 env.src_rq    = busiest;
6183                 env.loop_max  = min(sysctl_sched_nr_migrate, busiest->nr_running);
6184
6185 more_balance:
6186                 local_irq_save(flags);
6187                 double_rq_lock(env.dst_rq, busiest);
6188
6189                 /*
6190                  * cur_ld_moved - load moved in current iteration
6191                  * ld_moved     - cumulative load moved across iterations
6192                  */
6193                 cur_ld_moved = move_tasks(&env);
6194                 ld_moved += cur_ld_moved;
6195                 double_rq_unlock(env.dst_rq, busiest);
6196                 local_irq_restore(flags);
6197
6198                 /*
6199                  * some other cpu did the load balance for us.
6200                  */
6201                 if (cur_ld_moved && env.dst_cpu != smp_processor_id())
6202                         resched_cpu(env.dst_cpu);
6203
6204                 if (env.flags & LBF_NEED_BREAK) {
6205                         env.flags &= ~LBF_NEED_BREAK;
6206                         goto more_balance;
6207                 }
6208
6209                 /*
6210                  * Revisit (affine) tasks on src_cpu that couldn't be moved to
6211                  * us and move them to an alternate dst_cpu in our sched_group
6212                  * where they can run. The upper limit on how many times we
6213                  * iterate on same src_cpu is dependent on number of cpus in our
6214                  * sched_group.
6215                  *
6216                  * This changes load balance semantics a bit on who can move
6217                  * load to a given_cpu. In addition to the given_cpu itself
6218                  * (or a ilb_cpu acting on its behalf where given_cpu is
6219                  * nohz-idle), we now have balance_cpu in a position to move
6220                  * load to given_cpu. In rare situations, this may cause
6221                  * conflicts (balance_cpu and given_cpu/ilb_cpu deciding
6222                  * _independently_ and at _same_ time to move some load to
6223                  * given_cpu) causing exceess load to be moved to given_cpu.
6224                  * This however should not happen so much in practice and
6225                  * moreover subsequent load balance cycles should correct the
6226                  * excess load moved.
6227                  */
6228                 if ((env.flags & LBF_DST_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6229
6230                         /* Prevent to re-select dst_cpu via env's cpus */
6231                         cpumask_clear_cpu(env.dst_cpu, env.cpus);
6232
6233                         env.dst_rq       = cpu_rq(env.new_dst_cpu);
6234                         env.dst_cpu      = env.new_dst_cpu;
6235                         env.flags       &= ~LBF_DST_PINNED;
6236                         env.loop         = 0;
6237                         env.loop_break   = sched_nr_migrate_break;
6238
6239                         /*
6240                          * Go back to "more_balance" rather than "redo" since we
6241                          * need to continue with same src_cpu.
6242                          */
6243                         goto more_balance;
6244                 }
6245
6246                 /*
6247                  * We failed to reach balance because of affinity.
6248                  */
6249                 if (sd_parent) {
6250                         int *group_imbalance = &sd_parent->groups->sgp->imbalance;
6251
6252                         if ((env.flags & LBF_SOME_PINNED) && env.imbalance > 0) {
6253                                 *group_imbalance = 1;
6254                         } else if (*group_imbalance)
6255                                 *group_imbalance = 0;
6256                 }
6257
6258                 /* All tasks on this runqueue were pinned by CPU affinity */
6259                 if (unlikely(env.flags & LBF_ALL_PINNED)) {
6260                         cpumask_clear_cpu(cpu_of(busiest), cpus);
6261                         if (!cpumask_empty(cpus)) {
6262                                 env.loop = 0;
6263                                 env.loop_break = sched_nr_migrate_break;
6264                                 goto redo;
6265                         }
6266                         goto out_balanced;
6267                 }
6268         }
6269
6270         if (!ld_moved) {
6271                 schedstat_inc(sd, lb_failed[idle]);
6272                 /*
6273                  * Increment the failure counter only on periodic balance.
6274                  * We do not want newidle balance, which can be very
6275                  * frequent, pollute the failure counter causing
6276                  * excessive cache_hot migrations and active balances.
6277                  */
6278                 if (idle != CPU_NEWLY_IDLE)
6279                         sd->nr_balance_failed++;
6280
6281                 if (need_active_balance(&env)) {
6282                         raw_spin_lock_irqsave(&busiest->lock, flags);
6283
6284                         /* don't kick the active_load_balance_cpu_stop,
6285                          * if the curr task on busiest cpu can't be
6286                          * moved to this_cpu
6287                          */
6288                         if (!cpumask_test_cpu(this_cpu,
6289                                         tsk_cpus_allowed(busiest->curr))) {
6290                                 raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock,
6291                                                             flags);
6292                                 env.flags |= LBF_ALL_PINNED;
6293                                 goto out_one_pinned;
6294                         }
6295
6296                         /*
6297                          * ->active_balance synchronizes accesses to
6298                          * ->active_balance_work.  Once set, it's cleared
6299                          * only after active load balance is finished.
6300                          */
6301                         if (!busiest->active_balance) {
6302                                 busiest->active_balance = 1;
6303                                 busiest->push_cpu = this_cpu;
6304                                 active_balance = 1;
6305                         }
6306                         raw_spin_unlock_irqrestore(&busiest->lock, flags);
6307
6308                         if (active_balance) {
6309                                 stop_one_cpu_nowait(cpu_of(busiest),
6310                                         active_load_balance_cpu_stop, busiest,
6311                                         &busiest->active_balance_work);
6312                         }
6313
6314                         /*
6315                          * We've kicked active balancing, reset the failure
6316                          * counter.
6317                          */
6318                         sd->nr_balance_failed = sd->cache_nice_tries+1;
6319                 }
6320         } else
6321                 sd->nr_balance_failed = 0;
6322
6323         if (likely(!active_balance)) {
6324                 /* We were unbalanced, so reset the balancing interval */
6325                 sd->balance_interval = sd->min_interval;
6326         } else {
6327                 /*
6328                  * If we've begun active balancing, start to back off. This
6329                  * case may not be covered by the all_pinned logic if there
6330                  * is only 1 task on the busy runqueue (because we don't call
6331                  * move_tasks).
6332                  */
6333                 if (sd->balance_interval < sd->max_interval)
6334                         sd->balance_interval *= 2;
6335         }
6336
6337         goto out;
6338
6339 out_balanced:
6340         schedstat_inc(sd, lb_balanced[idle]);
6341
6342         sd->nr_balance_failed = 0;
6343
6344 out_one_pinned:
6345         /* tune up the balancing interval */
6346         if (((env.flags & LBF_ALL_PINNED) &&
6347                         sd->balance_interval < MAX_PINNED_INTERVAL) ||
6348                         (sd->balance_interval < sd->max_interval))
6349                 sd->balance_interval *= 2;
6350
6351         ld_moved = 0;
6352 out:
6353         return ld_moved;
6354 }
6355
6356 /*
6357  * idle_balance is called by schedule() if this_cpu is about to become
6358  * idle. Attempts to pull tasks from other CPUs.
6359  */
6360 void idle_balance(int this_cpu, struct rq *this_rq)
6361 {
6362         struct sched_domain *sd;
6363         int pulled_task = 0;
6364         unsigned long next_balance = jiffies + HZ;
6365         u64 curr_cost = 0;
6366
6367         this_rq->idle_stamp = rq_clock(this_rq);
6368
6369         if (this_rq->avg_idle < sysctl_sched_migration_cost)
6370                 return;
6371
6372         /*
6373          * Drop the rq->lock, but keep IRQ/preempt disabled.
6374          */
6375         raw_spin_unlock(&this_rq->lock);
6376
6377         update_blocked_averages(this_cpu);
6378         rcu_read_lock();
6379         for_each_domain(this_cpu, sd) {
6380                 unsigned long interval;
6381                 int continue_balancing = 1;
6382                 u64 t0, domain_cost;
6383
6384                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6385                         continue;
6386
6387                 if (this_rq->avg_idle < curr_cost + sd->max_newidle_lb_cost)
6388                         break;
6389
6390                 if (sd->flags & SD_BALANCE_NEWIDLE) {
6391                         t0 = sched_clock_cpu(this_cpu);
6392
6393                         /* If we've pulled tasks over stop searching: */
6394                         pulled_task = load_balance(this_cpu, this_rq,
6395                                                    sd, CPU_NEWLY_IDLE,
6396                                                    &continue_balancing);
6397
6398                         domain_cost = sched_clock_cpu(this_cpu) - t0;
6399                         if (domain_cost > sd->max_newidle_lb_cost)
6400                                 sd->max_newidle_lb_cost = domain_cost;
6401
6402                         curr_cost += domain_cost;
6403                 }
6404
6405                 interval = msecs_to_jiffies(sd->balance_interval);
6406                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval))
6407                         next_balance = sd->last_balance + interval;
6408                 if (pulled_task) {
6409                         this_rq->idle_stamp = 0;
6410                         break;
6411                 }
6412         }
6413         rcu_read_unlock();
6414
6415         raw_spin_lock(&this_rq->lock);
6416
6417         if (pulled_task || time_after(jiffies, this_rq->next_balance)) {
6418                 /*
6419                  * We are going idle. next_balance may be set based on
6420                  * a busy processor. So reset next_balance.
6421                  */
6422                 this_rq->next_balance = next_balance;
6423         }
6424
6425         if (curr_cost > this_rq->max_idle_balance_cost)
6426                 this_rq->max_idle_balance_cost = curr_cost;
6427 }
6428
6429 /*
6430  * active_load_balance_cpu_stop is run by cpu stopper. It pushes
6431  * running tasks off the busiest CPU onto idle CPUs. It requires at
6432  * least 1 task to be running on each physical CPU where possible, and
6433  * avoids physical / logical imbalances.
6434  */
6435 static int active_load_balance_cpu_stop(void *data)
6436 {
6437         struct rq *busiest_rq = data;
6438         int busiest_cpu = cpu_of(busiest_rq);
6439         int target_cpu = busiest_rq->push_cpu;
6440         struct rq *target_rq = cpu_rq(target_cpu);
6441         struct sched_domain *sd;
6442
6443         raw_spin_lock_irq(&busiest_rq->lock);
6444
6445         /* make sure the requested cpu hasn't gone down in the meantime */
6446         if (unlikely(busiest_cpu != smp_processor_id() ||
6447                      !busiest_rq->active_balance))
6448                 goto out_unlock;
6449
6450         /* Is there any task to move? */
6451         if (busiest_rq->nr_running <= 1)
6452                 goto out_unlock;
6453
6454         /*
6455          * This condition is "impossible", if it occurs
6456          * we need to fix it. Originally reported by
6457          * Bjorn Helgaas on a 128-cpu setup.
6458          */
6459         BUG_ON(busiest_rq == target_rq);
6460
6461         /* move a task from busiest_rq to target_rq */
6462         double_lock_balance(busiest_rq, target_rq);
6463
6464         /* Search for an sd spanning us and the target CPU. */
6465         rcu_read_lock();
6466         for_each_domain(target_cpu, sd) {
6467                 if ((sd->flags & SD_LOAD_BALANCE) &&
6468                     cpumask_test_cpu(busiest_cpu, sched_domain_span(sd)))
6469                                 break;
6470         }
6471
6472         if (likely(sd)) {
6473                 struct lb_env env = {
6474                         .sd             = sd,
6475                         .dst_cpu        = target_cpu,
6476                         .dst_rq         = target_rq,
6477                         .src_cpu        = busiest_rq->cpu,
6478                         .src_rq         = busiest_rq,
6479                         .idle           = CPU_IDLE,
6480                 };
6481
6482                 schedstat_inc(sd, alb_count);
6483
6484                 if (move_one_task(&env))
6485                         schedstat_inc(sd, alb_pushed);
6486                 else
6487                         schedstat_inc(sd, alb_failed);
6488         }
6489         rcu_read_unlock();
6490         double_unlock_balance(busiest_rq, target_rq);
6491 out_unlock:
6492         busiest_rq->active_balance = 0;
6493         raw_spin_unlock_irq(&busiest_rq->lock);
6494         return 0;
6495 }
6496
6497 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6498 /*
6499  * idle load balancing details
6500  * - When one of the busy CPUs notice that there may be an idle rebalancing
6501  *   needed, they will kick the idle load balancer, which then does idle
6502  *   load balancing for all the idle CPUs.
6503  */
6504 static struct {
6505         cpumask_var_t idle_cpus_mask;
6506         atomic_t nr_cpus;
6507         unsigned long next_balance;     /* in jiffy units */
6508 } nohz ____cacheline_aligned;
6509
6510 static inline int find_new_ilb(void)
6511 {
6512         int ilb = cpumask_first(nohz.idle_cpus_mask);
6513
6514         if (ilb < nr_cpu_ids && idle_cpu(ilb))
6515                 return ilb;
6516
6517         return nr_cpu_ids;
6518 }
6519
6520 /*
6521  * Kick a CPU to do the nohz balancing, if it is time for it. We pick the
6522  * nohz_load_balancer CPU (if there is one) otherwise fallback to any idle
6523  * CPU (if there is one).
6524  */
6525 static void nohz_balancer_kick(void)
6526 {
6527         int ilb_cpu;
6528
6529         nohz.next_balance++;
6530
6531         ilb_cpu = find_new_ilb();
6532
6533         if (ilb_cpu >= nr_cpu_ids)
6534                 return;
6535
6536         if (test_and_set_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(ilb_cpu)))
6537                 return;
6538         /*
6539          * Use smp_send_reschedule() instead of resched_cpu().
6540          * This way we generate a sched IPI on the target cpu which
6541          * is idle. And the softirq performing nohz idle load balance
6542          * will be run before returning from the IPI.
6543          */
6544         smp_send_reschedule(ilb_cpu);
6545         return;
6546 }
6547
6548 static inline void nohz_balance_exit_idle(int cpu)
6549 {
6550         if (unlikely(test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))) {
6551                 cpumask_clear_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
6552                 atomic_dec(&nohz.nr_cpus);
6553                 clear_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
6554         }
6555 }
6556
6557 static inline void set_cpu_sd_state_busy(void)
6558 {
6559         struct sched_domain *sd;
6560         int cpu = smp_processor_id();
6561
6562         rcu_read_lock();
6563         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
6564
6565         if (!sd || !sd->nohz_idle)
6566                 goto unlock;
6567         sd->nohz_idle = 0;
6568
6569         atomic_inc(&sd->groups->sgp->nr_busy_cpus);
6570 unlock:
6571         rcu_read_unlock();
6572 }
6573
6574 void set_cpu_sd_state_idle(void)
6575 {
6576         struct sched_domain *sd;
6577         int cpu = smp_processor_id();
6578
6579         rcu_read_lock();
6580         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
6581
6582         if (!sd || sd->nohz_idle)
6583                 goto unlock;
6584         sd->nohz_idle = 1;
6585
6586         atomic_dec(&sd->groups->sgp->nr_busy_cpus);
6587 unlock:
6588         rcu_read_unlock();
6589 }
6590
6591 /*
6592  * This routine will record that the cpu is going idle with tick stopped.
6593  * This info will be used in performing idle load balancing in the future.
6594  */
6595 void nohz_balance_enter_idle(int cpu)
6596 {
6597         /*
6598          * If this cpu is going down, then nothing needs to be done.
6599          */
6600         if (!cpu_active(cpu))
6601                 return;
6602
6603         if (test_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu)))
6604                 return;
6605
6606         cpumask_set_cpu(cpu, nohz.idle_cpus_mask);
6607         atomic_inc(&nohz.nr_cpus);
6608         set_bit(NOHZ_TICK_STOPPED, nohz_flags(cpu));
6609 }
6610
6611 static int sched_ilb_notifier(struct notifier_block *nfb,
6612                                         unsigned long action, void *hcpu)
6613 {
6614         switch (action & ~CPU_TASKS_FROZEN) {
6615         case CPU_DYING:
6616                 nohz_balance_exit_idle(smp_processor_id());
6617                 return NOTIFY_OK;
6618         default:
6619                 return NOTIFY_DONE;
6620         }
6621 }
6622 #endif
6623
6624 static DEFINE_SPINLOCK(balancing);
6625
6626 /*
6627  * Scale the max load_balance interval with the number of CPUs in the system.
6628  * This trades load-balance latency on larger machines for less cross talk.
6629  */
6630 void update_max_interval(void)
6631 {
6632         max_load_balance_interval = HZ*num_online_cpus()/10;
6633 }
6634
6635 /*
6636  * It checks each scheduling domain to see if it is due to be balanced,
6637  * and initiates a balancing operation if so.
6638  *
6639  * Balancing parameters are set up in init_sched_domains.
6640  */
6641 static void rebalance_domains(struct rq *rq, enum cpu_idle_type idle)
6642 {
6643         int continue_balancing = 1;
6644         int cpu = rq->cpu;
6645         unsigned long interval;
6646         struct sched_domain *sd;
6647         /* Earliest time when we have to do rebalance again */
6648         unsigned long next_balance = jiffies + 60*HZ;
6649         int update_next_balance = 0;
6650         int need_serialize, need_decay = 0;
6651         u64 max_cost = 0;
6652
6653         update_blocked_averages(cpu);
6654
6655         rcu_read_lock();
6656         for_each_domain(cpu, sd) {
6657                 /*
6658                  * Decay the newidle max times here because this is a regular
6659                  * visit to all the domains. Decay ~1% per second.
6660                  */
6661                 if (time_after(jiffies, sd->next_decay_max_lb_cost)) {
6662                         sd->max_newidle_lb_cost =
6663                                 (sd->max_newidle_lb_cost * 253) / 256;
6664                         sd->next_decay_max_lb_cost = jiffies + HZ;
6665                         need_decay = 1;
6666                 }
6667                 max_cost += sd->max_newidle_lb_cost;
6668
6669                 if (!(sd->flags & SD_LOAD_BALANCE))
6670                         continue;
6671
6672                 /*
6673                  * Stop the load balance at this level. There is another
6674                  * CPU in our sched group which is doing load balancing more
6675                  * actively.
6676                  */
6677                 if (!continue_balancing) {
6678                         if (need_decay)
6679                                 continue;
6680                         break;
6681                 }
6682
6683                 interval = sd->balance_interval;
6684                 if (idle != CPU_IDLE)
6685                         interval *= sd->busy_factor;
6686
6687                 /* scale ms to jiffies */
6688                 interval = msecs_to_jiffies(interval);
6689                 interval = clamp(interval, 1UL, max_load_balance_interval);
6690
6691                 need_serialize = sd->flags & SD_SERIALIZE;
6692
6693                 if (need_serialize) {
6694                         if (!spin_trylock(&balancing))
6695                                 goto out;
6696                 }
6697
6698                 if (time_after_eq(jiffies, sd->last_balance + interval)) {
6699                         if (load_balance(cpu, rq, sd, idle, &continue_balancing)) {
6700                                 /*
6701                                  * The LBF_DST_PINNED logic could have changed
6702                                  * env->dst_cpu, so we can't know our idle
6703                                  * state even if we migrated tasks. Update it.
6704                                  */
6705                                 idle = idle_cpu(cpu) ? CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
6706                         }
6707                         sd->last_balance = jiffies;
6708                 }
6709                 if (need_serialize)
6710                         spin_unlock(&balancing);
6711 out:
6712                 if (time_after(next_balance, sd->last_balance + interval)) {
6713                         next_balance = sd->last_balance + interval;
6714                         update_next_balance = 1;
6715                 }
6716         }
6717         if (need_decay) {
6718                 /*
6719                  * Ensure the rq-wide value also decays but keep it at a
6720                  * reasonable floor to avoid funnies with rq->avg_idle.
6721                  */
6722                 rq->max_idle_balance_cost =
6723                         max((u64)sysctl_sched_migration_cost, max_cost);
6724         }
6725         rcu_read_unlock();
6726
6727         /*
6728          * next_balance will be updated only when there is a need.
6729          * When the cpu is attached to null domain for ex, it will not be
6730          * updated.
6731          */
6732         if (likely(update_next_balance))
6733                 rq->next_balance = next_balance;
6734 }
6735
6736 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6737 /*
6738  * In CONFIG_NO_HZ_COMMON case, the idle balance kickee will do the
6739  * rebalancing for all the cpus for whom scheduler ticks are stopped.
6740  */
6741 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle)
6742 {
6743         int this_cpu = this_rq->cpu;
6744         struct rq *rq;
6745         int balance_cpu;
6746
6747         if (idle != CPU_IDLE ||
6748             !test_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu)))
6749                 goto end;
6750
6751         for_each_cpu(balance_cpu, nohz.idle_cpus_mask) {
6752                 if (balance_cpu == this_cpu || !idle_cpu(balance_cpu))
6753                         continue;
6754
6755                 /*
6756                  * If this cpu gets work to do, stop the load balancing
6757                  * work being done for other cpus. Next load
6758                  * balancing owner will pick it up.
6759                  */
6760                 if (need_resched())
6761                         break;
6762
6763                 rq = cpu_rq(balance_cpu);
6764
6765                 raw_spin_lock_irq(&rq->lock);
6766                 update_rq_clock(rq);
6767                 update_idle_cpu_load(rq);
6768                 raw_spin_unlock_irq(&rq->lock);
6769
6770                 rebalance_domains(rq, CPU_IDLE);
6771
6772                 if (time_after(this_rq->next_balance, rq->next_balance))
6773                         this_rq->next_balance = rq->next_balance;
6774         }
6775         nohz.next_balance = this_rq->next_balance;
6776 end:
6777         clear_bit(NOHZ_BALANCE_KICK, nohz_flags(this_cpu));
6778 }
6779
6780 /*
6781  * Current heuristic for kicking the idle load balancer in the presence
6782  * of an idle cpu is the system.
6783  *   - This rq has more than one task.
6784  *   - At any scheduler domain level, this cpu's scheduler group has multiple
6785  *     busy cpu's exceeding the group's power.
6786  *   - For SD_ASYM_PACKING, if the lower numbered cpu's in the scheduler
6787  *     domain span are idle.
6788  */
6789 static inline int nohz_kick_needed(struct rq *rq)
6790 {
6791         unsigned long now = jiffies;
6792         struct sched_domain *sd;
6793         struct sched_group_power *sgp;
6794         int nr_busy, cpu = rq->cpu;
6795
6796         if (unlikely(rq->idle_balance))
6797                 return 0;
6798
6799        /*
6800         * We may be recently in ticked or tickless idle mode. At the first
6801         * busy tick after returning from idle, we will update the busy stats.
6802         */
6803         set_cpu_sd_state_busy();
6804         nohz_balance_exit_idle(cpu);
6805
6806         /*
6807          * None are in tickless mode and hence no need for NOHZ idle load
6808          * balancing.
6809          */
6810         if (likely(!atomic_read(&nohz.nr_cpus)))
6811                 return 0;
6812
6813         if (time_before(now, nohz.next_balance))
6814                 return 0;
6815
6816         if (rq->nr_running >= 2)
6817                 goto need_kick;
6818
6819         rcu_read_lock();
6820         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_busy, cpu));
6821
6822         if (sd) {
6823                 sgp = sd->groups->sgp;
6824                 nr_busy = atomic_read(&sgp->nr_busy_cpus);
6825
6826                 if (nr_busy > 1)
6827                         goto need_kick_unlock;
6828         }
6829
6830         sd = rcu_dereference(per_cpu(sd_asym, cpu));
6831
6832         if (sd && (cpumask_first_and(nohz.idle_cpus_mask,
6833                                   sched_domain_span(sd)) < cpu))
6834                 goto need_kick_unlock;
6835
6836         rcu_read_unlock();
6837         return 0;
6838
6839 need_kick_unlock:
6840         rcu_read_unlock();
6841 need_kick:
6842         return 1;
6843 }
6844 #else
6845 static void nohz_idle_balance(struct rq *this_rq, enum cpu_idle_type idle) { }
6846 #endif
6847
6848 /*
6849  * run_rebalance_domains is triggered when needed from the scheduler tick.
6850  * Also triggered for nohz idle balancing (with nohz_balancing_kick set).
6851  */
6852 static void run_rebalance_domains(struct softirq_action *h)
6853 {
6854         struct rq *this_rq = this_rq();
6855         enum cpu_idle_type idle = this_rq->idle_balance ?
6856                                                 CPU_IDLE : CPU_NOT_IDLE;
6857
6858         rebalance_domains(this_rq, idle);
6859
6860         /*
6861          * If this cpu has a pending nohz_balance_kick, then do the
6862          * balancing on behalf of the other idle cpus whose ticks are
6863          * stopped.
6864          */
6865         nohz_idle_balance(this_rq, idle);
6866 }
6867
6868 static inline int on_null_domain(struct rq *rq)
6869 {
6870         return !rcu_dereference_sched(rq->sd);
6871 }
6872
6873 /*
6874  * Trigger the SCHED_SOFTIRQ if it is time to do periodic load balancing.
6875  */
6876 void trigger_load_balance(struct rq *rq)
6877 {
6878         /* Don't need to rebalance while attached to NULL domain */
6879         if (unlikely(on_null_domain(rq)))
6880                 return;
6881
6882         if (time_after_eq(jiffies, rq->next_balance))
6883                 raise_softirq(SCHED_SOFTIRQ);
6884 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
6885         if (nohz_kick_needed(rq))
6886                 nohz_balancer_kick();
6887 #endif
6888 }
6889
6890 static void rq_online_fair(struct rq *rq)
6891 {
6892         update_sysctl();
6893 }
6894
6895 static void rq_offline_fair(struct rq *rq)
6896 {
6897         update_sysctl();
6898
6899         /* Ensure any throttled groups are reachable by pick_next_task */
6900         unthrottle_offline_cfs_rqs(rq);
6901 }
6902
6903 #endif /* CONFIG_SMP */
6904
6905 /*
6906  * scheduler tick hitting a task of our scheduling class:
6907  */
6908 static void task_tick_fair(struct rq *rq, struct task_struct *curr, int queued)
6909 {
6910         struct cfs_rq *cfs_rq;
6911         struct sched_entity *se = &curr->se;
6912
6913         for_each_sched_entity(se) {
6914                 cfs_rq = cfs_rq_of(se);
6915                 entity_tick(cfs_rq, se, queued);
6916         }
6917
6918         if (numabalancing_enabled)
6919                 task_tick_numa(rq, curr);
6920
6921         update_rq_runnable_avg(rq, 1);
6922 }
6923
6924 /*
6925  * called on fork with the child task as argument from the parent's context
6926  *  - child not yet on the tasklist
6927  *  - preemption disabled
6928  */
6929 static void task_fork_fair(struct task_struct *p)
6930 {
6931         struct cfs_rq *cfs_rq;
6932         struct sched_entity *se = &p->se, *curr;
6933         int this_cpu = smp_processor_id();
6934         struct rq *rq = this_rq();
6935         unsigned long flags;
6936
6937         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
6938
6939         update_rq_clock(rq);
6940
6941         cfs_rq = task_cfs_rq(current);
6942         curr = cfs_rq->curr;
6943
6944         /*
6945          * Not only the cpu but also the task_group of the parent might have
6946          * been changed after parent->se.parent,cfs_rq were copied to
6947          * child->se.parent,cfs_rq. So call __set_task_cpu() to make those
6948          * of child point to valid ones.
6949          */
6950         rcu_read_lock();
6951         __set_task_cpu(p, this_cpu);
6952         rcu_read_unlock();
6953
6954         update_curr(cfs_rq);
6955
6956         if (curr)
6957                 se->vruntime = curr->vruntime;
6958         place_entity(cfs_rq, se, 1);
6959
6960         if (sysctl_sched_child_runs_first && curr && entity_before(curr, se)) {
6961                 /*
6962                  * Upon rescheduling, sched_class::put_prev_task() will place
6963                  * 'current' within the tree based on its new key value.
6964                  */
6965                 swap(curr->vruntime, se->vruntime);
6966                 resched_task(rq->curr);
6967         }
6968
6969         se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
6970
6971         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
6972 }
6973
6974 /*
6975  * Priority of the task has changed. Check to see if we preempt
6976  * the current task.
6977  */
6978 static void
6979 prio_changed_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p, int oldprio)
6980 {
6981         if (!p->se.on_rq)
6982                 return;
6983
6984         /*
6985          * Reschedule if we are currently running on this runqueue and
6986          * our priority decreased, or if we are not currently running on
6987          * this runqueue and our priority is higher than the current's
6988          */
6989         if (rq->curr == p) {
6990                 if (p->prio > oldprio)
6991                         resched_task(rq->curr);
6992         } else
6993                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
6994 }
6995
6996 static void switched_from_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
6997 {
6998         struct sched_entity *se = &p->se;
6999         struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7000
7001         /*
7002          * Ensure the task's vruntime is normalized, so that when its
7003          * switched back to the fair class the enqueue_entity(.flags=0) will
7004          * do the right thing.
7005          *
7006          * If it was on_rq, then the dequeue_entity(.flags=0) will already
7007          * have normalized the vruntime, if it was !on_rq, then only when
7008          * the task is sleeping will it still have non-normalized vruntime.
7009          */
7010         if (!se->on_rq && p->state != TASK_RUNNING) {
7011                 /*
7012                  * Fix up our vruntime so that the current sleep doesn't
7013                  * cause 'unlimited' sleep bonus.
7014                  */
7015                 place_entity(cfs_rq, se, 0);
7016                 se->vruntime -= cfs_rq->min_vruntime;
7017         }
7018
7019 #ifdef CONFIG_SMP
7020         /*
7021         * Remove our load from contribution when we leave sched_fair
7022         * and ensure we don't carry in an old decay_count if we
7023         * switch back.
7024         */
7025         if (se->avg.decay_count) {
7026                 __synchronize_entity_decay(se);
7027                 subtract_blocked_load_contrib(cfs_rq, se->avg.load_avg_contrib);
7028         }
7029 #endif
7030 }
7031
7032 /*
7033  * We switched to the sched_fair class.
7034  */
7035 static void switched_to_fair(struct rq *rq, struct task_struct *p)
7036 {
7037         if (!p->se.on_rq)
7038                 return;
7039
7040         /*
7041          * We were most likely switched from sched_rt, so
7042          * kick off the schedule if running, otherwise just see
7043          * if we can still preempt the current task.
7044          */
7045         if (rq->curr == p)
7046                 resched_task(rq->curr);
7047         else
7048                 check_preempt_curr(rq, p, 0);
7049 }
7050
7051 /* Account for a task changing its policy or group.
7052  *
7053  * This routine is mostly called to set cfs_rq->curr field when a task
7054  * migrates between groups/classes.
7055  */
7056 static void set_curr_task_fair(struct rq *rq)
7057 {
7058         struct sched_entity *se = &rq->curr->se;
7059
7060         for_each_sched_entity(se) {
7061                 struct cfs_rq *cfs_rq = cfs_rq_of(se);
7062
7063                 set_next_entity(cfs_rq, se);
7064                 /* ensure bandwidth has been allocated on our new cfs_rq */
7065                 account_cfs_rq_runtime(cfs_rq, 0);
7066         }
7067 }
7068
7069 void init_cfs_rq(struct cfs_rq *cfs_rq)
7070 {
7071         cfs_rq->tasks_timeline = RB_ROOT;
7072         cfs_rq->min_vruntime = (u64)(-(1LL << 20));
7073 #ifndef CONFIG_64BIT
7074         cfs_rq->min_vruntime_copy = cfs_rq->min_vruntime;
7075 #endif
7076 #ifdef CONFIG_SMP
7077         atomic64_set(&cfs_rq->decay_counter, 1);
7078         atomic_long_set(&cfs_rq->removed_load, 0);
7079 #endif
7080 }
7081
7082 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7083 static void task_move_group_fair(struct task_struct *p, int on_rq)
7084 {
7085         struct cfs_rq *cfs_rq;
7086         /*
7087          * If the task was not on the rq at the time of this cgroup movement
7088          * it must have been asleep, sleeping tasks keep their ->vruntime
7089          * absolute on their old rq until wakeup (needed for the fair sleeper
7090          * bonus in place_entity()).
7091          *
7092          * If it was on the rq, we've just 'preempted' it, which does convert
7093          * ->vruntime to a relative base.
7094          *
7095          * Make sure both cases convert their relative position when migrating
7096          * to another cgroup's rq. This does somewhat interfere with the
7097          * fair sleeper stuff for the first placement, but who cares.
7098          */
7099         /*
7100          * When !on_rq, vruntime of the task has usually NOT been normalized.
7101          * But there are some cases where it has already been normalized:
7102          *
7103          * - Moving a forked child which is waiting for being woken up by
7104          *   wake_up_new_task().
7105          * - Moving a task which has been woken up by try_to_wake_up() and
7106          *   waiting for actually being woken up by sched_ttwu_pending().
7107          *
7108          * To prevent boost or penalty in the new cfs_rq caused by delta
7109          * min_vruntime between the two cfs_rqs, we skip vruntime adjustment.
7110          */
7111         if (!on_rq && (!p->se.sum_exec_runtime || p->state == TASK_WAKING))
7112                 on_rq = 1;
7113
7114         if (!on_rq)
7115                 p->se.vruntime -= cfs_rq_of(&p->se)->min_vruntime;
7116         set_task_rq(p, task_cpu(p));
7117         if (!on_rq) {
7118                 cfs_rq = cfs_rq_of(&p->se);
7119                 p->se.vruntime += cfs_rq->min_vruntime;
7120 #ifdef CONFIG_SMP
7121                 /*
7122                  * migrate_task_rq_fair() will have removed our previous
7123                  * contribution, but we must synchronize for ongoing future
7124                  * decay.
7125                  */
7126                 p->se.avg.decay_count = atomic64_read(&cfs_rq->decay_counter);
7127                 cfs_rq->blocked_load_avg += p->se.avg.load_avg_contrib;
7128 #endif
7129         }
7130 }
7131
7132 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg)
7133 {
7134         int i;
7135
7136         destroy_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7137
7138         for_each_possible_cpu(i) {
7139                 if (tg->cfs_rq)
7140                         kfree(tg->cfs_rq[i]);
7141                 if (tg->se)
7142                         kfree(tg->se[i]);
7143         }
7144
7145         kfree(tg->cfs_rq);
7146         kfree(tg->se);
7147 }
7148
7149 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7150 {
7151         struct cfs_rq *cfs_rq;
7152         struct sched_entity *se;
7153         int i;
7154
7155         tg->cfs_rq = kzalloc(sizeof(cfs_rq) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7156         if (!tg->cfs_rq)
7157                 goto err;
7158         tg->se = kzalloc(sizeof(se) * nr_cpu_ids, GFP_KERNEL);
7159         if (!tg->se)
7160                 goto err;
7161
7162         tg->shares = NICE_0_LOAD;
7163
7164         init_cfs_bandwidth(tg_cfs_bandwidth(tg));
7165
7166         for_each_possible_cpu(i) {
7167                 cfs_rq = kzalloc_node(sizeof(struct cfs_rq),
7168                                       GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7169                 if (!cfs_rq)
7170                         goto err;
7171
7172                 se = kzalloc_node(sizeof(struct sched_entity),
7173                                   GFP_KERNEL, cpu_to_node(i));
7174                 if (!se)
7175                         goto err_free_rq;
7176
7177                 init_cfs_rq(cfs_rq);
7178                 init_tg_cfs_entry(tg, cfs_rq, se, i, parent->se[i]);
7179         }
7180
7181         return 1;
7182
7183 err_free_rq:
7184         kfree(cfs_rq);
7185 err:
7186         return 0;
7187 }
7188
7189 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu)
7190 {
7191         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7192         unsigned long flags;
7193
7194         /*
7195         * Only empty task groups can be destroyed; so we can speculatively
7196         * check on_list without danger of it being re-added.
7197         */
7198         if (!tg->cfs_rq[cpu]->on_list)
7199                 return;
7200
7201         raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7202         list_del_leaf_cfs_rq(tg->cfs_rq[cpu]);
7203         raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7204 }
7205
7206 void init_tg_cfs_entry(struct task_group *tg, struct cfs_rq *cfs_rq,
7207                         struct sched_entity *se, int cpu,
7208                         struct sched_entity *parent)
7209 {
7210         struct rq *rq = cpu_rq(cpu);
7211
7212         cfs_rq->tg = tg;
7213         cfs_rq->rq = rq;
7214         init_cfs_rq_runtime(cfs_rq);
7215
7216         tg->cfs_rq[cpu] = cfs_rq;
7217         tg->se[cpu] = se;
7218
7219         /* se could be NULL for root_task_group */
7220         if (!se)
7221                 return;
7222
7223         if (!parent)
7224                 se->cfs_rq = &rq->cfs;
7225         else
7226                 se->cfs_rq = parent->my_q;
7227
7228         se->my_q = cfs_rq;
7229         /* guarantee group entities always have weight */
7230         update_load_set(&se->load, NICE_0_LOAD);
7231         se->parent = parent;
7232 }
7233
7234 static DEFINE_MUTEX(shares_mutex);
7235
7236 int sched_group_set_shares(struct task_group *tg, unsigned long shares)
7237 {
7238         int i;
7239         unsigned long flags;
7240
7241         /*
7242          * We can't change the weight of the root cgroup.
7243          */
7244         if (!tg->se[0])
7245                 return -EINVAL;
7246
7247         shares = clamp(shares, scale_load(MIN_SHARES), scale_load(MAX_SHARES));
7248
7249         mutex_lock(&shares_mutex);
7250         if (tg->shares == shares)
7251                 goto done;
7252
7253         tg->shares = shares;
7254         for_each_possible_cpu(i) {
7255                 struct rq *rq = cpu_rq(i);
7256                 struct sched_entity *se;
7257
7258                 se = tg->se[i];
7259                 /* Propagate contribution to hierarchy */
7260                 raw_spin_lock_irqsave(&rq->lock, flags);
7261
7262                 /* Possible calls to update_curr() need rq clock */
7263                 update_rq_clock(rq);
7264                 for_each_sched_entity(se)
7265                         update_cfs_shares(group_cfs_rq(se));
7266                 raw_spin_unlock_irqrestore(&rq->lock, flags);
7267         }
7268
7269 done:
7270         mutex_unlock(&shares_mutex);
7271         return 0;
7272 }
7273 #else /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7274
7275 void free_fair_sched_group(struct task_group *tg) { }
7276
7277 int alloc_fair_sched_group(struct task_group *tg, struct task_group *parent)
7278 {
7279         return 1;
7280 }
7281
7282 void unregister_fair_sched_group(struct task_group *tg, int cpu) { }
7283
7284 #endif /* CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED */
7285
7286
7287 static unsigned int get_rr_interval_fair(struct rq *rq, struct task_struct *task)
7288 {
7289         struct sched_entity *se = &task->se;
7290         unsigned int rr_interval = 0;
7291
7292         /*
7293          * Time slice is 0 for SCHED_OTHER tasks that are on an otherwise
7294          * idle runqueue:
7295          */
7296         if (rq->cfs.load.weight)
7297                 rr_interval = NS_TO_JIFFIES(sched_slice(cfs_rq_of(se), se));
7298
7299         return rr_interval;
7300 }
7301
7302 /*
7303  * All the scheduling class methods:
7304  */
7305 const struct sched_class fair_sched_class = {
7306         .next                   = &idle_sched_class,
7307         .enqueue_task           = enqueue_task_fair,
7308         .dequeue_task           = dequeue_task_fair,
7309         .yield_task             = yield_task_fair,
7310         .yield_to_task          = yield_to_task_fair,
7311
7312         .check_preempt_curr     = check_preempt_wakeup,
7313
7314         .pick_next_task         = pick_next_task_fair,
7315         .put_prev_task          = put_prev_task_fair,
7316
7317 #ifdef CONFIG_SMP
7318         .select_task_rq         = select_task_rq_fair,
7319         .migrate_task_rq        = migrate_task_rq_fair,
7320
7321         .rq_online              = rq_online_fair,
7322         .rq_offline             = rq_offline_fair,
7323
7324         .task_waking            = task_waking_fair,
7325 #endif
7326
7327         .set_curr_task          = set_curr_task_fair,
7328         .task_tick              = task_tick_fair,
7329         .task_fork              = task_fork_fair,
7330
7331         .prio_changed           = prio_changed_fair,
7332         .switched_from          = switched_from_fair,
7333         .switched_to            = switched_to_fair,
7334
7335         .get_rr_interval        = get_rr_interval_fair,
7336
7337 #ifdef CONFIG_FAIR_GROUP_SCHED
7338         .task_move_group        = task_move_group_fair,
7339 #endif
7340 };
7341
7342 #ifdef CONFIG_SCHED_DEBUG
7343 void print_cfs_stats(struct seq_file *m, int cpu)
7344 {
7345         struct cfs_rq *cfs_rq;
7346
7347         rcu_read_lock();
7348         for_each_leaf_cfs_rq(cpu_rq(cpu), cfs_rq)
7349                 print_cfs_rq(m, cpu, cfs_rq);
7350         rcu_read_unlock();
7351 }
7352 #endif
7353
7354 __init void init_sched_fair_class(void)
7355 {
7356 #ifdef CONFIG_SMP
7357         open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
7358
7359 #ifdef CONFIG_NO_HZ_COMMON
7360         nohz.next_balance = jiffies;
7361         zalloc_cpumask_var(&nohz.idle_cpus_mask, GFP_NOWAIT);
7362         cpu_notifier(sched_ilb_notifier, 0);
7363 #endif
7364 #endif /* SMP */
7365
7366 }